2012高教社杯数学建模竞赛B题(3)
时间:2025-03-11
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二、问题分析
本题主要解决由设计太阳能小屋时带来的光伏电池的如何铺设问题、如何选取光伏电池使得太阳能小屋的年发电量最大,年单位发电量尽可能的小,以及太阳能小屋的经济效益与投资的回收年限问题。由于不同种类的光伏电池的价格、面积差别很大,且光伏电池的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响。
因此本题主要从光伏电池的转换效率着手,把最关心的问题“小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能的大,年单位发电量的费用尽可能的小”当作选择光伏电池的标准,即作为目标函数,把影响因素当作约束条件,即可建立优化理论模型进行求解光伏电池在每个面上的铺设数量与型号。 2.1问题1的分析
该问题要求根据山西省大同市的气象数据,仅考虑贴附安装方式的前提条件下建立数学模型,对小屋的部分外表面进行铺设,并根据电池组件的数量与容量选配相应的逆变器,使得小屋全年的太阳能光伏发电总量尽可能的大,单位发电量费用尽可能的小。
通过对问题所给信息的分析发现:小屋太阳能光伏电池年发电总量由各个面上的光伏电池的年发电量总组成,单位发电量的费用由太阳能光伏电池的总价格与太阳能光伏电池年发电总量的比值决定。但是考虑到不同的型号光伏电池的面积不同,在同一个面的铺设时会影响对其他光伏电池的选取,因此需要加入在每个面上选择铺设的光伏电池的总面积小于房屋该表面上的可铺面积(即房屋表面的整体面积减去门窗的面积),建立多目标规划模型。 2.2问题2的分析
该问题由于电池板的朝向与倾角会影响到光伏电池的工作效率,考虑采用架空方式
安装光伏电池的条件下,如何选择光伏电池,能使得小屋全年的光伏发电总量最大,且