太阳能小屋设计 数学建模题目

太阳能小屋的优化设计

摘要

太阳能小屋通过在屋体外墙面上铺设光伏电池实现利用太阳光能发电的功能，但是如何合理的选择光伏电池的种类、数量，有效的设计电池组件的构成，充分的利用气候、气象、地理环境等自然条件，以达到成本小、发电量高的目的是太阳能小屋设计面临的一个实际课题。本文根据组合优化问题中的相关理论，通过数据统计比较方法的对光伏电池种类进行简单的人工筛除，剩余种类的电池进行遍历铺设循环比较的方法，针对以下具体问题，进行计算和分析：

(一)贴附安装方式。本文首先对现有一年内大同市光辐射强度，利用Excel计算并统计出各个墙面及屋顶接受不同范围光辐射强度（包括大于80瓦/平方米、小于80瓦/平方米且大于30瓦/平方米、小于30瓦/平方米）所在时间段及时数。在此基础上按照低于30瓦/平方米不输出电力的原则，对各个墙体所采用的电池类型进行筛选，由于北面墙体低于30瓦/平方米的时间达到4485小时，出于成本考虑，未对北面墙体进行铺设，其他墙面均采用混铺方式。首先人工筛除若干不合理电池种类，先从简单铺设一种单晶硅电池或多晶硅电池入手，遵循发电量尽可能大的原则，对各面墙体及顶部进行铺设，利用穷举法将各种铺设方案进行比较，列表得出A3电池可以得到最大发电量，

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）：

所属学校（请填写完整的全名）： 南京邮电大学 参赛队员 (打印并签名) ：1. 韩广荔

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太阳能小屋的设计

摘要

介绍了浙江省慈溪市天和家园住宅小区43kW．屋顶太阳能并网光伏发电系统的设计思路，以及系统的具体功能与配置，提出了设计中需要注意的问题及具体的解决方案。

包括：①光伏系统提供公用设施用电，在阴雨天时使用城市电网为公用负荷供电；

②光伏系统在小区内局部并网．不考虑将电能输入上级城市电网；

③太阳能电池组件方阵倾角确定为3O。，选用常州天合光能有限公司生产的TSM一175D型高效单晶硅电池组件。分析了组件分

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组串接原则，确定了布置方案；( 并网逆变器选择德国艾思玛(SMA)公司SMC6o(》0rIL型无变压器集中式逆变器和SB5o0仇1．型无变压器多组串逆变器；( 地下车库照明负荷曲线与日照曲线接近．因此选择地下车库照明和智能化设备用电为光伏系统负荷；⑥ 简介了防直击雷和防感应雷措施．以及选择电缆和设计支架时应考虑的因素；⑦监控系统选用SMA的Sunny Boy Control Plus产品。

关键词 住宅小区 并网光伏发电 太阳能电池组件 多组串逆变器1 项目简介

1．1天和

太阳能小屋的设计

摘要

本文根据天空散射辐射各向异性的Hay模型，计算出小屋顶部倾斜面上在不同时间的太阳辐射量，通过假定相邻整数时刻之间的辐射量满足线性的关系算出太阳对每个面上每天和全年的辐射总量，又根据太阳在不同时刻对小屋其它四个面的辐射量通过积分计算得到每一种电池在小屋的五个面上一年的产生的总电量和每个时刻对应的功率值。而问题一中要挑选出的电池与逆变器可以是一个双目标函数模型的优化解，所以根据建立的模型与题中所给出的要求，可相应的列出目标函数的约束条件，用软件计算即可求出小屋每面所需要的电池和逆变器的型号和数量。具体结果如下

电 池 板 型号 A2 A3 C8 C10 SN1 SN4 SN6 SN7 SN11 SN13 SN14 东面 12 1 南面 1 6 15 1 1 西面 16 16 1 1 北面 顶面 43 1 1 逆 变 器 问题二主要是找出斜面的最佳倾角?0，使其满足全年接收的太阳光辐射总量达到最大。倾角为?的光伏板接收的辐射量是一个关于变量?的函数，对倾角?求

题目：太阳能电池板对日定向问题

——如何更好的接受太阳的恩赐

参赛队员： 姓名 性别 学号 学院 专业 电气工程及自动化 船舶与海洋工程 董尚祺 男 赵韫智 男 葛小娜 女

2220101806 轮机工程学院 2220101366 轮机工程学院 2220101868 交通运输管理学院 工商管理

目录

一、摘要………………………………………………………3 二、问题的提出………………………………………………3 三、问题分析…………………………………………………4 四、建模过程

1.建立基本数学模型………………………………… 10 2.建立高级数学模型………………………………… 11 3.代入数据绘制函数图象…………………………… 16 4.将函数图象转化为三维直观图…………………… 20 5.检验模型解 …………………………………………20 五、模型的评价与改进………………………………………22 六、声明与参考文献…………………………………………23

2

一、摘要

关于太阳能电板的利用率问题和电板转动与太阳偏转角的关系，是第一部分探讨的两大重点，我们通

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）： 所属学校（请填写完整的全名）： 参赛队员 (打印并签名) ：1.

22.3《太阳能》教学设计

一、教学目标 （一）知识与技能

1．知道太阳能的由来及其优点，是地球巨大的天然能源，也是一种重要的新能源。

2．大致了解利用太阳能的方式及其新进展。 （二）过程与方法

通过对太阳能及其转化情况的讨论，培养用能量转化观点分析问题的习惯。 （三）情感态度和价值观

初步了解太阳能利用的现状和广泛利用太阳能存在的困难，产生高效利用太阳能的意识。

二、教学重难点

本节是由“太阳──巨大的‘核能火炉’”、“太阳是人类能源的宝库”、“太阳能利用”三部分内容组成。从太阳能的来源了解太阳，它是上一节核能的应用。地球上的能源大多来自于太阳，并且太阳能分布广泛，具有巨大的应用前景。所以正确认识太阳能及其巨大应用前景是本节教学重点。太阳能在实际生活中应用的场合很多，但大多学生并没有注意，所以本节最后通过实例说明了人类利用太阳能的状况，对各种太阳应用的实例进行分类，总结出利用太阳能主要通过三种方式，所以结合实例知道利用太阳能的三种方式是本节教学难点。

重点：正确认识太阳能的来源及其巨大的应用前景。 难点：结合实例知道利用太阳能的三种方式。 三、教学策略

太阳就是一个巨大的核能火炉，它的能量来自于核聚变，对于太阳的能量来源、结构、历史及寿

太阳能跟踪系统设计

摘要

太阳能作为一种可以永续使用的绿色可再生能源，有着巨大的开发应用潜力。但由于光伏电池的输出特性与外界环境因素的变化有很大关系，目前大规模量产的光伏电池光电转换效率仍然不高且价格昂贵。光伏发电自动跟踪装置是提高太阳能利用率，降低光伏发电成本的有效途径。研究精确的太阳跟踪装置，可使光伏电池板接收到更多的太阳辐射能量，增加发电量。本文实现了用廉价的光敏元件和单片机电路进行太阳跟踪的功能。 分析了太阳运行规律，在对比目前常用跟踪方法的基础上，改进了以往的跟踪方式。提出将光电跟踪作为主要跟踪方式，视日运动轨迹跟踪方式作为特殊天气情况下补充跟踪方式的方案。通过两种跟踪方式互补，一方面可以充分发挥光电跟踪准确性高的优势，另一方面在阴天等天气条件下仍能实现跟踪。此外，为了确保跟踪的结果准确，在方位角和高度角调整之后，增加了一组传感器电路进行跟踪结果的验证。

通过对控制系统所实现的功能分析，论文完成了跟踪系统的硬件和软件设计。主要内容包括：单片机接口电路设计、光强检测电路设计、控制执行部件设计以及光电跟踪和视日运动轨迹跟踪模块的软件设计。完成了跟踪系统试验装置的制作。

本文所设计的光伏发电自动跟踪系统结构简单，成本低廉，运行稳定，可广泛

22.3《太阳能》教学设计

一、教学目标 （一）知识与技能

1．知道太阳能的由来及其优点，是地球巨大的天然能源，也是一种重要的新能源。

2．大致了解利用太阳能的方式及其新进展。 （二）过程与方法

通过对太阳能及其转化情况的讨论，培养用能量转化观点分析问题的习惯。 （三）情感态度和价值观

初步了解太阳能利用的现状和广泛利用太阳能存在的困难，产生高效利用太阳能的意识。

二、教学重难点

本节是由“太阳──巨大的‘核能火炉’”、“太阳是人类能源的宝库”、“太阳能利用”三部分内容组成。从太阳能的来源了解太阳，它是上一节核能的应用。地球上的能源大多来自于太阳，并且太阳能分布广泛，具有巨大的应用前景。所以正确认识太阳能及其巨大应用前景是本节教学重点。太阳能在实际生活中应用的场合很多，但大多学生并没有注意，所以本节最后通过实例说明了人类利用太阳能的状况，对各种太阳应用的实例进行分类，总结出利用太阳能主要通过三种方式，所以结合实例知道利用太阳能的三种方式是本节教学难点。

重点：正确认识太阳能的来源及其巨大的应用前景。 难点：结合实例知道利用太阳能的三种方式。 三、教学策略

太阳就是一个巨大的核能火炉，它的能量来自于核聚变，对于太阳的能量来源、结构、历史及寿

计算机控制课程设计

摘 要

太阳能热水器以其诸多的优点受到人们的欢迎。本文结合实际太阳能热水器的具体应用，在介绍太阳能、传感器、单片机的特点基础上，详细描述了太阳能热水器的工作原理和设计方案。这里根据太阳能热水器对控制器的要求与特点，提出了一种基于DS1302的太阳能热水器智能控制器的设计方法，给出了系统硬件设计及软件实现方法。

目前，国内的太阳能热水器还处于研发阶段，这种控制器只具有温度和水位的显示功能，不具有温度控制功能。由于加热时间不能控制而导致过烧，从而浪费大量电能。本设计是以89C51单片机为检测控制中心，采用DS1302实时时钟，实现了温度，水位，时间三种参数的实时显示功能。太阳能热水器以其诸多的优点受到人们的欢迎。本文结合实际太阳能热水器的具体应用，在介绍太阳能、传感器、单片机的特点基础上，详细描述了太阳能热水器的工作原理和设计方案。这里根据太阳能热水器对控制器的要求与特点，提出了一种基于DS1302的太阳能热水器智能控制器的设计方法，给出了系统硬件设计及软件实现方法。

关键词：单片机；太阳能热水器；智能控制；水位；温度；时间；

计算机控制课程设计

第一章 绪论 .......................................