数学建模社区-数学中国

标题: 2012年国赛优秀论文B149 [打印本页]
作者: 杨利霞    时间: 2019-9-30 15:36
标题: 2012年国赛优秀论文B149
2012年国赛优秀论文B149

$ E( C' v( h% j1 R, N. ~7 d, T* ]. R, q1 v

9 C" E1 x' S" r# D) ^2 u7 w" f本文针对太阳能小屋设计问题，对小屋的每个墙面分别给出具体的电池铺设
2 c" {. Z7 V4 w) {5 f3 t; d1 r2 j* m方案，计算方案效能并重新设计了效能更好的太阳能小屋。, @. A( I' G+ F. Z& {  f. m
针对问题一，考虑贴附安装方式，首先建立任意斜面太阳能辐射量的模型，
9 E/ J8 N  X5 ^# u3 e& l; l* ~  p得到该小屋各墙面的太阳能辐射值；其次根据各逆变器的功率、电压、电流约束，
, Y- U4 W4 ~( T/ R1 v/ W- m- L在电池寿期内的使用效率，建立组件匹配筛选模型，得到逆变器与光伏电池的所
  [5 W9 ~7 l  p有可行匹配，根据不同墙面的太阳辐射强度以及光伏电池转换效率，计算出各个
$ t: C  ^4 W1 e电池阵列在不同墙面的发电量及设备成本，以最大收益率为目标函数对电池阵列( m5 A  r0 ~$ l5 X# Q: A
单位面积收益进行排序；最后根据门窗分布位置与面积限制，选择收益率最高的  {% O0 i2 e: e' a
组件优先进行铺设。绘出了各墙面的组件阵列分布及电池组件连接方式，并计算9 `1 c4 D/ O1 W1 Q$ B- U
太阳能小屋的发电效益指标如下表所示：
+ g1 E- B  x' z7 z7 m2 e- ]设备成本 35 年总发电量 回收年限 35 年总盈利 单位发电量成本2 o; Z) w2 x% N0 {2 R
16.596 万元 46.787 万千瓦时 23.72 年 6.796 万元 0.36 元/度
+ X: ~/ b3 e! s" G. {7 C针对问题二，由于电池的朝向与倾角均会影响电池工作效率，在采用架空式4 x! g2 ^* T$ ?' H) t3 b2 }' L
铺设方法时，首先考虑最优倾角和最优的方位角，建立最佳倾角模型
/ j# }0 b& x& t2 j* M6 E得到全年最优倾角为 32 度；最优方位角采用搜索算法，在方位角的取值区间
% M! T& {- G+ f" O, ^, K-180~180°内，采用固定步长的方法计算全年的太阳辐射强度，得到使全年太阳
: Z. J5 n1 d- @0 c- n" f辐射强度最强的方位角为 20 度；其次，据最优倾角和方位角，按照问题一的选1 X' K+ w2 G/ ?3 R; z( n$ _
配模型对光伏电池组件重新铺设，绘出了各墙面的组件阵列分布及电池组件连接
! O% K& ?* E, r方式，并得出太阳能小屋的发电效益指标如下：
+ F! p7 V: C' D) R设备成本 35 年总发电量 回收年限 35 年总盈利 单位发电量成本8 K$ y- L$ K- w" P' M
16.596 万元 53.494 千瓦时 20.6 年 10.151 万元 0.31 元/度$ e9 |" o/ B+ Z7 Y
与贴附式设计方案相比，架空式方案总发电量增加 14.3%，总盈利增加 49.4%，* V- J% U4 o% k) U( S, i
单位发电量的成本比原来降低 12.7%。另外给出了大同地区每月太阳板最优倾角' W& l# E( o; J7 n! s7 M
和方位角，指出在人工费用允许的情况下，通过每月调节太阳板倾角和方位角可
, o& K4 `$ K' g5 A; D* o7 x- K以得到更高的盈利。, J$ v& D( d& H, o
针对问题三，总结了原太阳能小屋设计的不足，在完全使用投影面积的情况1 F& e, e6 v; x3 n3 M: V$ Y, M
下，设计了朝向为南偏西 20 度，屋顶倾角为 32 度的小屋，以最大收益及最大发
8 e9 B- M% j% ^5 S* ^电量为目标，规划了新的光伏电池铺设方案，绘出了各墙面的组件阵列分布及电
5 c5 d, w  ~, V) F池组件连接方式，并得出太阳能小屋的发电效益指标如下：
# s1 [* t6 Y1 N. @4 m* u- P9 K设备成本 35 年总发电量 回收年限 35 年总盈利 单位发电量成本
' t# ?: m" E; a' ?5 q23.422 万元 76.222 千瓦时 20.4 年 14.692万元 0.31 元/度 + D' R. `" R. S3 |8 X. h$ O2 H0 Z/ }
与原太阳能小屋的设计方案相比，总发电量增加 42.5%，总盈利增加 44.7%，而5 M# J7 |# l. f9 L4 r
单位发电量的成本与原来持平。结果表明，自建太阳小屋的各项性能较优。
' ]% w- u: M. w  `6 a. ^7 M, Y4 ]6 S3 r" b

9 V5 C* ~3 j* Z0 b: N+ B

论文B149.rar

1.33 MB, 下载次数: 1, 下载积分: 体力 -2 点

售价: 2 点体力  [记录]





欢迎光临 数学建模社区-数学中国 (http://www.madio.net/) Powered by Discuz! X2.5