2012年高教社杯全国大学生数学建模竞赛

《2012年高教社杯全国大学生数学建模竞赛》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2012年高教社杯全国大学生数学建模竞赛承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的,如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）：B我们的参赛报名号为（如果赛区

2、设置报名号的话）：所属学校（请填写完整的全名）：石河子大学参赛队员(打印并签名)：1.刘树俊2.李文键3.黄亮亮指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：数学建模指导组日期：2012年9月10日241赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：2412012高教社杯全国大学生数学建模竞赛编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）：评阅人评分备注全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：241B题太阳能小屋的设计摘要太阳能作为迄今人类所认识的最清洁的可再生能源，其与建筑一体化将在建筑节能中起到

3、十分重要的作用。房屋在建筑外围结构中所接受的日照时间最长．接受的太阳辐射量也最大，具有利用太阳辐射的优越条件，我们根据光伏电池组件的分组及逆变器选择的要求，首先运用excel对山西大同市典型气象年逐时参数进行平均化处理，把每个季度各个小时的平均值当做一天来处理。然后计算出小屋各个面可安装光伏电池板和逆变器的有效面积，根据有效面积，建立模型一：多目标规划数学模型，以用电需求和各个面可铺设的有效面积为决策变量，以铺设光伏电池板和逆变器的成本最低和转换效率最高为目标函数，从而确定出所需光伏电池的个数，再根据逆变器的最大输入电压和功率容量及所需光伏电池的个数确定出光伏电池组件的串并联形式，

4、然后根据组件的面积确定每个面组件的铺设情况；我们根据太阳光对地面的照射情况，及地面电池板对太阳光的转换效率，建立模型二：太阳能电板上接收太阳辐射能的模型和最佳倾角模型，运用附件中所给大同市的经、纬度并查出其平均海拔及所给公式和我们建立的数学模型，最后根据求出的太阳能电池板上接收的太阳辐射能和一年中的最佳倾角，确定出架设电池板组件的朝向和其与水平面的夹角，再运用模型一对电池板组件进行架设，即得出最佳架设方案；我们运用AUTO-CAD制图软件做出符合题目要求的小房子，然后运用前面的模型铺设和架设各种太阳能电池板组件。关键字：多目标规划太阳辐射量目标函数最佳倾角241一、问题重述在设计太

5、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。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

6、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。二、问题分析太阳能光伏组件并网发电系统是通过把太阳能转化为电能，不经过蓄电池储能，直接通过逆变器，把直流电转化成交流电送上电网。241对于问题一我们根据山西大同的气象数据，在仅考虑贴附安装方式的情况下，根据光伏组件的太阳能转换效率，将整个小屋近似成一个平面，经分析得出，每一种电池的性价比决

7、定了我们应该选择哪一种电池，然后根据我们所选择的电池的开路电压和成本及逆变器的额定电压和额定功率，来确定应该选择哪种逆变器来构成光伏电池组件。最后根据小屋各个面的太阳总辐射强度，确定出最优方案即应该给那个面上贴那种电池板组件最经济。对于第二个问题我们通过考虑电池组件的朝向与倾角，就是要求在一天中要求太阳直射光伏电池板的时间最长，考虑太阳的自转，太阳每天从东边升起，地球在绕太阳自转的时候，太阳能小屋上的电池板接收到的光照量在时刻变化着，我们要使小屋上架设的光伏组件的发电