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2012年国赛优秀论文B113

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杨利霞        

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    [LV.4]偶尔看看III

    网络挑战赛参赛者

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    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。

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    发表于 2019-9-30 15:38 |只看该作者 |倒序浏览
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    2012年国赛优秀论文B113
      V* ]9 {$ J( [* ]6 [" `  m

    ; ~: U$ S5 l( Y, X! x( K9 o/ E; m( L( {
    设计太阳能小屋,研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设问题,本文利用松弛解法
    3 ?: E7 k# P9 l$ F" o/ F的思想,先将实际问题数学化,再将数学问题实际化,得到最优的铺设方案,并取得了# _' j; ~& E; {9 n% d2 s
    较好的经济收益。
    0 l+ S2 F' e* K. t针对第一个问题,利用贴附方式对小屋部分外表面进行光伏电池的铺设的工作,因
    . `7 ?0 R: O" Z/ T* v$ u为电价是固定的,最大光伏发电总量也代表着最大收益,本文以最大收益额和最小单位; X$ a5 J3 j7 l% Z0 @6 Z0 n3 Q0 e
    发电量的费用为目标函数建立第一个模型,并利用松弛解法求得它们的上下界。斜面上- [& z. Q6 S' l
    辐射量可根据已有光学关系求得。再根据太阳光在不同墙面的年辐射量和不同电池的转
    ; x; O3 l0 i2 ]; f. M1 p化效率计算出每块电池在不同面一年内单位面积转化出的电能。在铺设电池板的过程
    2 B" O8 |/ N7 R9 u0 P% o) o; A9 w中,我们以利润最大为目标,针对每个面选择性价比最高的电池组件,并根据调整串并
    2 y. s" h: c# m9 ]6 N联,选择性价比最高的逆变器。我们最终得到的结果为对屋顶南面、南立面、西立面三
    / g0 j' M+ J8 i' `, O个面铺设光伏电池,小屋在 35 年内获得的光伏发电总能量为 542027.7KW,收益约 7.67 t; F' M" u/ B: }
    万元,在第 25 年收回投资。
    1 N3 {. X, W/ C7 G7 T! u针对第二个问题,我们采用逐步搜索的方法。先改变电池板的朝向和倾角来获取更3 P5 [3 `) H0 K( i1 @# x9 T
    多的辐射量,我们先控制方位角不变,选择最优的倾角。再以最大发电量最大作为目标
    4 F; t6 \% ^% F( m+ m  h2 @建立模型,得到相应的倾角 β =36.6$ A; t8 G9 w8 O- s5 k
    o * k5 m( y  ]+ [6 e6 B- k
    和朝向角 γ =7.6/ `3 J0 G* g; M  E3 Y" ~5 `7 ?" L
    o ) W) ?- Z5 q# k& w7 }+ S2 I
    。我们只对屋顶的光伏电池进行架
    + d6 s! b- O: J空安装,并且将屋顶背阳面拓展成与向阳面衔接,使得总的有效辐射面增加。计算方式
    5 ?' H; X  Q4 Z( M同第一个模型,能够比原来多安装 6 块 A3 电池,收益也相应增加,其他墙面的贴附方) w, C% [5 u) u+ ~. K& p9 k6 ]
    式不变,小屋在 35 年内获得的光伏发电总能量为 692088.52KW,收益约为 12.8145 万1 _; g$ J' s' ]: F7 r# a
    元,在第 19 年收回投资。" t3 C6 G; f$ X. S% j4 y& {" B( I
    针对问题三,设计太阳小屋能够转化光能,使受益最大就需要尽可能大的接受面积
    ) N: l' Y8 i3 y0 |8 l/ X和尽可能多的光照强度。通过对一二问的分析得到,房屋顶的太阳辐射对整体的影响最# D0 y9 S6 Z6 v3 E  k1 H$ S7 X
    大,所以重点是使得屋顶的面积足够大,以问题二解得的倾角和朝向角可提高接收的光
    % S; {" T) A2 ~* k( V- L( l照强度。以理想收益最大的目标函数,通过问题一松弛解法估计各个面最划算的电池板! l% s0 s. e& `# h1 _4 v& g
    和附录中对房屋要求的限制作为条件,解得优化的小屋长 15m、宽 3.5m、高 2.8m,见" u5 B! K4 N7 T* \6 I- v+ @2 L
    图 11 然后按照现实的排列进行改进,计算总成本为 245840 元,35 年总发电量 746110kw6 }. S( j0 m) t* }. G1 @
    总收益 127215 元,在第 23 年收回投资。
    / Y+ N# m9 d* N5 r' S0 d8 R- U5 A$ |/ O, D# _& j& }

    6 r8 \; ^' o' P* i$ m

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