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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

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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 |正序浏览
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    2012年国赛优秀论文B113
    ; t: o% I! m, R' u5 g

    - R+ w0 ?4 ?* w) }2 e
    8 h/ |. P9 H. t& B3 [$ T2 _* {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
    ) H( `- y. U& u7 U, B; K4 D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
    , u: e7 @. q! _2 H较好的经济收益。) P  O( X+ j4 G
    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6 ~! V2 C0 i  j4 \1 Y
    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# ]' ?( @3 E. ]* {: u
    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, W2 [+ Y2 R! t4 N! g7 G
    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
    7 i: i+ N3 U( m) |6 ?: \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) z$ r, Q9 H$ {0 Z6 L6 v
    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 a$ M5 j: D8 r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
    ; i" Z$ H, q7 ~& V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 7.6
    1 K7 V$ z5 u$ f) f1 }/ A万元,在第 25 年收回投资。
    / O1 c& s: P3 s" v) r3 ^" `7 D* |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
    0 Q! i6 v1 y6 E9 R( o8 [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
    ) S& L9 v3 x1 c1 t3 ?8 e建立模型,得到相应的倾角 β =36.6
    0 d: D& m6 c) t2 i6 v  C- xo ' j9 ~; D- P9 w/ r
    和朝向角 γ =7.6( |' a) W9 l8 w' ^7 u% G" ^$ [6 ]; L
    o 7 K2 W( r2 @. a1 s' J! _3 l/ b
    。我们只对屋顶的光伏电池进行架
    ' M9 w7 U2 r. e+ }$ j& V; M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 v1 O/ s) ]7 f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
    1 I6 r% A' X. t0 c2 Z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
    3 x: [( t: [+ ^! L3 j: h0 H) e0 n元,在第 19 年收回投资。
    9 ?% F/ }/ a* l: ~4 R" a. a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" |1 z- s, R5 d1 n: Q: Z  o$ c9 E
    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: B( V, E, G( b7 W: l
    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
    5 F9 _* C" o/ B9 w  T7 G; }! @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
    / |/ F" @4 r) X' H4 Q, |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
    ' K& O% c2 |$ J4 s2 F% G- Y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 746110kw
    ; f5 A, G$ l  [总收益 127215 元,在第 23 年收回投资。
    ' Q' o1 H0 M. }* H3 I' |# u2 d/ j! ]7 T7 c) n

    ; G' W! d3 `7 M  u0 p

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