太阳能小屋的设计（数学建模论文）

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1、2012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。我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形

2、式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）。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（如果赛区设置报名号的话）：B1302所属学校（请填写完整的全名）：莆田学院参赛队员(打印并签名)：1黄梦婷2.曾志杭3.钱势贵指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：指导组日期：2012年9月7日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：2012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

3、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）：太阳能小屋的设计摘要：太阳能是目前各种可再生能源中应用最为广泛的新能源之一，最大限度接收太阳辐射、转化成电能、节约成本、维持系统运行安全高效，这是光伏系统设计的重点，而光伏电池在屋顶的铺设是家庭太阳能利用过程中不可忽略的环节。本文重点介绍光伏电池的铺设与设计在实际中的应用以及逆变器到电网互联点实行高级指令和控制操作，同时考虑到地区辐射日值的变化、光伏电池与逆变器参数的影响，利用Matlab中的simulink建立仿真模型，并将仿真结果与试验测量结果进行比较，以验证文中所提出模型的正确

4、性。针对问题一，对房屋结构进行分析，对山西大同典型气象年逐时参数及各方向辐射强度进行归类计算，以太阳能房屋最优铺设为目标，以光伏电池组件的分组及逆变器的要求为约束条件，建立了房屋铺设模型，并利用Matlab软件求解，得到了小屋光伏电池35年寿命期内发电总量：(w/h)，经济效益：211550元，PV光伏发点系统构建总花费：（元），投资回收年限:年。针对问题二，对屋顶的太阳辐射量进行统计计算，以铺设的最佳倾角为目标，以架空方式安装光伏电池为约束条件，建立了最优倾角模型，求解得到最优倾角：，得到了经调整后小屋光伏电池35年寿命期内发电总量：(w/h)，经济效

5、益:248320.1元,PV光伏发点系统构建总花费：（元）投资回收年限:22.2年。针对问题三，设计小屋的关键在于房屋的总体框架对太阳辐射的利用效率，使光伏电池可依靠踪式光伏支架技术来对太阳能辐射进行的最大限度的获取。从新建造的小屋光伏电池35年寿命期内发电总量：(w/h)，经济效益:305682.9元，PV光伏发点系统构建总花费：149844.8（元），投资回收年限:年。最后检验结果表明了光伏电池铺设的合理性和系统维持的有效性和可靠性。给出对所做这些天工作的总结和进一步研究的设想。关键词：太阳能最优倾角自动跟踪并网光伏发电逆变器系统性能光伏系统高效运行

6、18一、问题重述在人类面临生存环境破坏日益严重和能源危机的今天, 如何开发利用环保节能的太阳能成了一个焦点话题。太阳能——作为一种免费、清洁的能源,有着各式各样的利用，例如晒被子晒食品（如红薯干）晒盐（制盐）植物的光合作用、植物的光合作用利用阳光制造食物、晒洗衣物、太阳能热水器与太阳能发电等。太阳能屋顶发电配套系统是太阳能应用技术的一个发展前端。就在太阳能屋顶发电建筑中的利用, 将关系到可持续发展的战略与能源的利用,可谓意义深远。太阳能屋顶发电系统越来越被世界各国重视。美国和德国已经相继宣布要建成“百万屋顶”,“千万屋顶”,而且制定了优惠的政策, 鼓励家

7、庭使用和购买。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，并将剩余电量并入电网。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

8、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