文档介绍：,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题我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话):所属学校(请填写完整的全名):四川理工学院参赛队员(打印并签名):(打印并签名):张金山日期:2012年9月9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本文通过对山西省大同市的气象数据进行分析,利用Klien和Theilacher提出的公式计算总辐射强度,应用MATLAB、lingo等数学软件求得相对最优的结果。问题一仅考虑贴附安装方式,那么光伏电池组件的夹角就可以忽略,小屋的表面安装的个数根据其面积比例就可以计算出来。问题二的架空方式考虑到电池板的朝向与倾角会影响光伏电池的工作效率,会使小屋产电量更大。问题三中设计的小屋应尽可能多的装电池组件和尽可能展现几何美——尽可能的达到对称效果,以使发电量总量尽可能大。问题一中使用贴附安装,这是研究多个面铺设问题。运用分面铺设再汇总的方法,建立各个面的多层次多目标动态规划模型。分析或模拟山西省大同市典型年的气象信息和各个光伏电池在不同情况下的收益与光伏电池、逆变器规格,求解出各个面的铺设方式。求得35年的总发电量为hkW?,,投资的回收年限为24年。问题二中要求采用架空的铺设方式,所以考虑只对顶面铺设。利用Klien和Theilacher提出的总辐射强度公式计算大同市的每个面得辐射总量,知道太阳照射比较强的是南面。建立逐步筛选的数学模型,得到强度最大时的倾斜角为?39。按与水平方向成?39角安装电池组件,得到35年的总发电量为hkW?,,投资的回收年限为23年。问题三是一个设计优化问题,在原题模型上建立多限制条件的优化模型。将向北倾斜的屋顶去掉,以尽可能的增大小屋朝南的面积。在此基础上对各个边进行优化,目标函数为屋顶斜面达到最大面积与倾角接近于最优倾角?39。但面积与倾角不能兼得,考虑到面积与倾角对吸收能量都重要,于是将2个优化目标转为1个,即面积目标函数与倾角目标函数的比为最小,从而得到各边长度。然后考虑几何美与吸收能量达到最大,得到小屋设计图。然后沿用前面问题的思路,铺设电池。求得35年的总发电量为hkW?,,投资的回收年限为26年。模型中还可以发现,屋顶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。而且,屋顶较开阔,便于大面积连续布置太阳能设备。因此,在建筑较为密集的地方,屋顶是太阳能利用的最佳场所。关键字:Klien和Theilacher算法光伏电池光伏电池组件辐射强度一、问题的提出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V220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71?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kWh/)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