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TA的每日心情 | 开心 2021-8-11 17:59 |
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签到天数: 17 天 [LV.4]偶尔看看III 网络挑战赛参赛者 网络挑战赛参赛者 - 自我介绍
- 本人女,毕业于内蒙古科技大学,担任文职专业,毕业专业英语。
 群组: 2018美赛大象算法课程 群组: 2018美赛护航培训课程 群组: 2019年 数学中国站长建 群组: 2019年数据分析师课程 群组: 2018年大象老师国赛优 |
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2012年国赛优秀论文B045
# U0 S( ]4 c: |" A, [. `' }
3 R6 A( C% }/ F1 Z) H1 @- V
+ a, e8 z1 S$ C* g8 j本文研究光伏电池在太阳能小屋外表面的优化铺设问题,使得小屋的总发电
0 _. X; x6 g7 ^ b量最大,而单位发电费用最小。经过简单的试算,我们发现发电量最大和单位发
; W- V. |# D' w$ t/ C电费用最小的目标不可能同时达到,当发电量变大的时候,势必将大幅增加成本,- s% S" A3 u6 d2 ]
所以我们以效益函数作为我们的目标函数,力求找到一个发电量尽量大和单位发
& j4 r; n* B' G; w" {- G) X8 i. A电费用尽量小的方案。
. g6 e: }* ]- C: r) R0 P问题一,我们根据太阳能小屋一年的光照条件,求得了各类电池在各墙面上9 b3 g: @# M; G% w/ [
单位面积一年的发电量,结合各类电池本身的价格,得到各类电池在各墙面上的
0 F. n4 e9 n2 y适配指数(实际是一种单位效益指标)。4 P! S7 w- h2 d
根据各类电池在各墙面上的适配指数判断各墙面适合何种电池,选择合适的6 m r1 z+ F! f6 l7 q) W# ~. d
电池,淘汰效率低的电池。我们发现各墙面具有选择某一两种型号电池的倾向,
t8 M, R+ x" ]* Y9 r5 d: e \+ q利用这几种的电池对墙面进行铺设,利用剩余矩形排样法结合遗传算法优化铺设
8 j+ A* o$ s% P: w; h U q$ E) @3 i方案,使得墙面电池的效益总和尽量高。
' t2 v3 U8 @# S* |' R, P0 E+ r, ?& [在确定墙面铺设的电池之后,根据电池总功率选择合适逆变器,使得逆变器
/ L8 D! R2 f* [的使用潜能最大。再根据电压约束确定电池串并联,最终得到电池的连接及铺设
1 d6 n: G9 K8 C5 D% V* y0 W) G2 o. |的确定方案:屋顶 43 块 A3 用 SN6、SN13,南墙 8 块 A3 和 56 块 C6 用 SN12,西: [0 h+ y2 H k: D: q6 I: V6 h
墙 11 块 B5 用 SN3,SN4,东墙 20 块 C2 用 SN3。并得到 35 年发电总量 S=576301K
, I% }6 d1 |; YWh,单位发电量成本P=0.42 元。再经过计算可得此种方案将在 30 年之后收
% h" Z7 F: e7 [# R6 y回成本。; R; G; d2 x& ~5 k( N, E8 b/ H- \
问题二,根据太阳能小屋一年的光照条件,求得电池在屋面上单位面积一年
0 z! R8 ]4 @8 _, d; w# S9 r的发电量最大时的方位和斜角,忽略光线角度变化带来的小的电池板遮挡影响,
! ^: X2 Q1 B U! i根据此电池板和墙面的关系,将电池在墙面上进行规律性密集铺设。, g/ T p2 x- }
对于小屋的四周墙面,我们并不认为它们是进行光线采集的主要区域,对于/ ~9 ^! K) l6 x" P3 k
总体的效益贡献并不明显,所以决定不对它们进行角度改进。另外,这样的做法 p1 t8 e" W. v% T+ Q' w
符合房屋的实际应用和人们对于房屋的外观常识。0 Y1 i$ A4 J, j- j! P% }
通过角度改进,屋顶放 32 块 A3 用两个 SN13,得到结果 35 年发电总量5 U) t6 N+ ^1 N4 ^* `
S=444229KWh,P=0.44 元。再经过计算可得此种方案将在 31 年之后收回成本。
# A7 U: e% L6 V' N, R问题三,在题给约束条件下,设计高效益的太阳能小屋。在之前解题过程中,
9 B1 F q9 c x' @. r. `; S' |我们发现屋面的效益是小屋总效益最重要的部分,所以我们把这一部分的设计作, H0 T% e: S* a1 ~
为重点。在小屋设计中,增大朝阳屋面面积以及确定屋面合适的朝向可以直接的7 t! V+ W* }$ X6 y5 w
增大屋面接受阳光的辐射量,电池类型的选择则会影响能量吸收的效率。另外,3 U' \8 k# D" F& e
第二问的结果实质上反映了高级电池为追求光线而争取的合理姿态,无疑,屋面$ D0 J$ e9 J9 h. C4 K; F0 c
若是迎合这样的姿态,并且结合高级电池的使用,必定可以达到高效益的目标。3 V' o# E* f& Z: \ r8 ]; r
而对于一些弱光墙面,选择合适电池进行紧密排布设计,使得小屋总效益趋于最
' U6 P) Z6 {( q# H8 G- q大。最终结果为总发电量 S=771894kWh,P=0.37 元,25 年收回成本。 J! B& @+ i: ]& G: g
' M6 c$ u7 e( ` e* r: ~) n* m9 R; T
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