- 在线时间
- 1630 小时
- 最后登录
- 2024-1-29
- 注册时间
- 2017-5-16
- 听众数
- 81
- 收听数
- 1
- 能力
- 120 分
- 体力
- 541039 点
- 威望
- 12 点
- 阅读权限
- 255
- 积分
- 167690
- 相册
- 1
- 日志
- 0
- 记录
- 0
- 帖子
- 5324
- 主题
- 5250
- 精华
- 18
- 分享
- 0
- 好友
- 163
TA的每日心情 | 开心 2021-8-11 17:59 |
---|
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 |
2012年国赛优秀论文B045
9 I& ~8 y, u' Y, d+ N! M% @# K
^4 F- J+ ~$ j- [5 f& ]; g5 D h( C/ z/ h# U& S
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( x- }4 W9 v2 ?: o& e
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
) r) m9 O6 p3 L" ~. I3 j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,
7 N r# x( `5 i4 A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
+ Z) e; _8 s G电费用尽量小的方案。; i- Q( k1 e, d+ ]! |8 z/ G
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
+ v5 r4 @; p* G/ s7 i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
1 x4 `3 O/ b) T/ B适配指数(实际是一种单位效益指标)。/ C9 n% \0 z- K; |/ Z: a" s
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3 L% m* ` t) B# o3 a, H
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,
& g! O6 B' V* w6 D, Y3 g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
" R# N/ e% [/ V5 Z方案,使得墙面电池的效益总和尽量高。) n3 G9 l5 P5 K* b
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9 W2 F3 ?% B/ v; R; w, ~
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& R8 s0 T/ w( a! M
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 [* W& y/ x3 [3 N5 M& r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
9 Y' t3 |- _8 w- u AWh,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
& E6 }+ b; z: V& P回成本。! g" L' Q% Z! g6 `! |# C! _" P
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: G/ x7 F$ W3 d8 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,7 Q) N$ O* y& k5 p, ~
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。/ i3 m) [' }& N/ q3 v2 \9 ~/ O, h5 o
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
- g. V1 y4 C$ A% l$ {7 |0 i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/ i; P$ n& I+ q! N8 \6 O
符合房屋的实际应用和人们对于房屋的外观常识。
& r1 m6 T3 M0 u! F# ^ k4 {7 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7 ^4 u/ a* V5 U. @/ s- J
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。
6 Y: v) F- v j& V& `/ b' A! ?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,
: }# d' L6 D8 n# [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
1 R, m0 c1 |* \1 m* e( [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0 N! C& m8 w2 { D6 C! 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,8 l* F: }, @/ o
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; w0 N8 v I1 V
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。" R2 J! I5 r, t0 V; J3 K
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, `8 y! j- T: n C; b
大。最终结果为总发电量 S=771894kWh,P=0.37 元,25 年收回成本。4 e3 o: g7 u1 H, [" B6 J$ X
# J" U$ E! _. D$ ~
7 ?/ u" C" T; }) m/ g& S( X3 O @ |
zan
|