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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。
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2012年国赛优秀论文B045
0 ?# \' C7 Y9 s! P5 F( x5 Q7 w3 H2 R* H+ `: O& v ^7 \
$ A) Q* f+ p( V1 b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, }( T; j, k9 j8 M
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
! @8 p( V( u; d: ]8 W0 z" H- E! `/ 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,- B J* [& Y/ F" u) c% o
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
' w1 j7 ^% Q7 S( V8 d' M3 O9 {- X' T/ E! N电费用尽量小的方案。& Y$ `( h* N4 d) t2 _& N) h
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
) T, p( }6 h; ~' ^- X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2 R# Y' {1 M% V0 v$ N2 z
适配指数(实际是一种单位效益指标)。$ v3 j* H+ ?, f! 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
; f* u9 i0 |( `# X' d3 q/ \% O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,
$ M* M0 C1 Q. \! V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. c- v8 A5 l. S3 @$ S' @
方案,使得墙面电池的效益总和尽量高。
# A- g( \% N8 g; W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+ |( x7 t9 g6 t' `
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
, y, N; D' o" Q. V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
6 o5 s6 O3 n$ y2 ^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/ c! D" L* T& F7 A
Wh,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8 p2 I: j! ^7 G/ _3 u' d0 `
回成本。
; L2 Q4 f) i2 M/ {2 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) B3 L5 s6 {. a5 H& D1 j1 a7 C
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,5 p0 Y4 k6 l2 X+ W1 E" x2 f& B
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。
& c" Q+ O+ {9 y9 n3 Y1 ~ e* W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
+ d6 B7 w$ A& e" q+ ]' z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
( a; |; C& E; _* x" y M符合房屋的实际应用和人们对于房屋的外观常识。. z3 t1 j6 U# x6 k s! d& H
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3 @5 E6 v! m& D, p6 P
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。
4 D# t2 t( r: k9 m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,
" y, ]( X2 c' m6 d' c; B L# V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
* L$ g1 J2 ^, m+ N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
5 e9 Z8 b0 k4 U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,( G" Z" {3 G/ O: C
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
/ i4 W( R+ S" B' w8 @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。
5 t2 u6 L. K6 h0 ^% ?/ ?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3 d* e0 z0 H( z% N3 Y) [/ B3 k, V/ D
大。最终结果为总发电量 S=771894kWh,P=0.37 元,25 年收回成本。2 n F' Y% l# ?/ e# E6 Q t2 J
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