2012高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽題目 (請(qǐng)先閱讀“全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽論文格式規(guī)范”) B題
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2012高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽題目 (請(qǐng)先閱讀“全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽論文格式規(guī)范”) B題【專家解說(shuō)】:在設(shè)計(jì)太陽(yáng)能小屋時(shí),需在建筑物外表面(屋頂及外墻)鋪設(shè)光伏電池,光
【專家解說(shuō)】:在設(shè)計(jì)太陽(yáng)能小屋時(shí),需在建筑物外表面(屋頂及外墻)鋪設(shè)光伏電池,光伏電池組件所產(chǎn)生的直流電需要經(jīng)過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換成220V交流電才能供家庭使用,并將剩余電量輸入電網(wǎng)。不同種類的光伏電池每峰瓦的價(jià)格差別很大,且每峰瓦的實(shí)際發(fā)電效率或發(fā)電量還受諸多因素的影響,如太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、光線入射角、環(huán)境、建筑物所處的地理緯度、地區(qū)的氣候與氣象條件、安裝部位及方式(貼附或架空)等。因此,在太陽(yáng)能小屋的設(shè)計(jì)中,研究光伏電池在小屋外表面的優(yōu)化鋪設(shè)是很重要的問(wèn)題。
附件1-7提供了相關(guān)信息。請(qǐng)參考附件提供的數(shù)據(jù),對(duì)下列三個(gè)問(wèn)題,分別給出小屋外表面光伏電池的鋪設(shè)方案,使小屋的全年太陽(yáng)能光伏發(fā)電總量盡可能大,而單位發(fā)電量的費(fèi)用盡可能小,并計(jì)算出小屋光伏電池35年壽命期內(nèi)的發(fā)電總量、經(jīng)濟(jì)效益(當(dāng)前民用電價(jià)按0.5元/kWh計(jì)算)及投資的回收年限。
在求解每個(gè)問(wèn)題時(shí),都要求配有圖示,給出小屋各外表面電池組件鋪設(shè)分組陣列圖形及組件連接方式(串、并聯(lián))示意圖,也要給出電池組件分組陣列容量及選配逆變器規(guī)格列表。
在同一表面采用兩種或兩種以上類型的光伏電池組件時(shí),同一型號(hào)的電池板可串聯(lián),而不同型號(hào)的電池板不可串聯(lián)。在不同表面上,即使是相同型號(hào)的電池也不能進(jìn)行串、并聯(lián)連接。應(yīng)注意分組連接方式及逆變器的選配。
問(wèn)題1:請(qǐng)根據(jù)山西省大同市的氣象數(shù)據(jù),僅考慮貼附安裝方式,選定光伏電池組件,對(duì)小屋(見附件2)的部分外表面進(jìn)行鋪設(shè),并根據(jù)電池組件分組數(shù)量和容量,選配相應(yīng)的逆變器的容量和數(shù)量。
問(wèn)題2:電池板的朝向與傾角均會(huì)影響到光伏電池的工作效率,請(qǐng)選擇架空方式安裝光伏電池,重新考慮問(wèn)題1。
問(wèn)題3:根據(jù)附件7給出的小屋建筑要求,請(qǐng)為大同市重新設(shè)計(jì)一個(gè)小屋,要求畫出小屋的外形圖,并對(duì)所設(shè)計(jì)小屋的外表面優(yōu)化鋪設(shè)光伏電池,給出鋪設(shè)及分組連接方式,選配逆變器,計(jì)算相應(yīng)結(jié)果。
附件1:光伏電池組件的分組及逆變器選擇的要求
附件2:給定小屋的外觀尺寸圖
附件3:三種類型的光伏電池(A單晶硅、B多晶硅、C非晶硅薄膜)組件設(shè)計(jì)參數(shù)和市場(chǎng)價(jià)格
附件4:大同典型氣象年氣象數(shù)據(jù)。特別注意:數(shù)據(jù)庫(kù)中標(biāo)注的時(shí)間為實(shí)際時(shí)間減1小時(shí),即數(shù)據(jù)庫(kù)中的11:00即為實(shí)際時(shí)間的12:00
附件5:逆變器的參數(shù)及價(jià)格
附件6:可參考的相關(guān)概念
附件7:小屋的建筑要求
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