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2012年数学建模竞赛B题:太阳能小屋的设计

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    发表于 2014-8-1 10:56 |只看该作者 |倒序浏览
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    2012年数学建模竞赛B题:太阳能小屋的设计
    3 m8 d$ q3 E* b2 x+ mB题  太阳能小屋的设计
    6 R  x9 M( i( R' G7 b+ t) i& N8 a7 i( E* U8 q

      Q* P% z3 k8 b
    - r/ `/ n: k, S在设计太阳能小屋时,需在建筑物外表面(屋顶及外墙)铺设光伏电池,光伏电池组件所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V交流电才能供家庭使用,并将剩余电量输入电网。不同种类的光伏电池每峰瓦的价格差别很大,且每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响,如太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式(贴附或架空)等。因此,在太阳能小屋的设计中,研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设是很重要的问题。
    ( a& c) E3 P9 |! S" S" h# a  ~3 i0 ~& e附件1-7提供了相关信息。请参考附件提供的数据,对下列三个问题,分别给出小屋外表面光伏电池的铺设方案,使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大,而单位发电量的费用尽可能小,并计算出小屋光伏电池35年寿命期内的发电总量、经济效益(当前民用电价按0.5元/kWh计算)及投资的回收年限。
    4 [0 H% n- l5 Q; {- p# K: _在求解每个问题时,都要求配有图示,给出小屋各外表面电池组件铺设分组阵列图形及组件连接方式(串、并联)示意图,也要给出电池组件分组阵列容量及选配逆变器规格列表。" n8 ^) ?; z7 g8 _6 O
    在同一表面采用两种或两种以上类型的光伏电池组件时,同一型号的电池板可串联,而不同型号的电池板不可串联。在不同表面上,即使是相同型号的电池也不能进行串、并联连接。应注意分组连接方式及逆变器的选配。
    $ r' f! D& @5 v9 J, _/ t- k3 n& a! ?1 w问题1:请根据山西省大同市的气象数据,仅考虑贴附安装方式,选定光伏电池组件,对小屋(见附件2)的部分外表面进行铺设,并根据电池组件分组数量和容量,选配相应的逆变器的容量和数量。
    ' P( q9 C8 B6 t问题2:电池板的朝向与倾角均会影响到光伏电池的工作效率,请选择架空方式安装光伏电池,重新考虑问题1。
    + j& ?- S( d, ?8 @2 f0 ]2 }问题3:根据附件7给出的小屋建筑要求,请为大同市重新设计一个小屋,要求画出小屋的外形图,并对所设计小屋的外表面优化铺设光伏电池,给出铺设及分组连接方式,选配逆变器,计算相应结果。9 Z. R* ?$ n0 {& a0 {: h
    附件1:光伏电池组件的分组及逆变器选择的要求
    ) [" [' c1 l. I' d+ \9 T附件2:给定小屋的外观尺寸图/ j2 ?+ E( u- e$ u' F3 s( S
    附件3:三种类型的光伏电池(A单晶硅、B多晶硅、C非晶硅薄膜)组件设计参数和市场价格" p2 |% ^; r' p
    附件4:大同典型气象年气象数据。特别注意:数据库中标注的时间为实际时间减1小时,即数据库中的11:00即为实际时间的12:00
    5 r' m; }0 `0 E, q. J  {6 \附件5:逆变器的参数及价格
    ) Q, f2 v; A$ O! w3 F) T附件6:可参考的相关概念0 E3 W3 u. l7 n% ^8 Z  u
    附件7:小屋的建筑要求- H5 C5 j1 q" `& M# i* y
    ) L$ J2 m' m. v% c* K9 j$ I! r9 @& a
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