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2012高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目B题
2014-04-24 23:26   审核人:

(请先阅读“全国大学生数学建模竞赛论文格式规范”)

B 太阳能小屋的设计

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

附件1:光伏电池组件的分组及逆变器选择的要求

附件2:给定小屋的外观尺寸图

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

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

附件5:逆变器的参数及价格

附件6:可参考的相关概念

附件7:小屋的建筑要求

附件【cumcm2012B附件5_逆变器参数价格.doc已下载
附件【cumcm2012B附件6_可参考的相关概念.doc已下载
附件【cumcm2012B附件7_小屋的建筑要求.doc已下载
附件【cumcm2012B附件2_给定小屋的外观尺寸图.rar已下载
附件【cumcm2012B附件1_光伏电池组件的分组及逆变器选择的要求.doc已下载
附件【cumcm2012B_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.xls已下载
附件【cumcm2012B附件4_山西大同典型气象年逐时参数及各方向辐射强度.xls已下载
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