2024年华中杯数学建模A题思路与论文助攻_华中杯24a题

作者：我家小花儿 | 2024-05-22 09:33:47

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华中杯24a题

题目A 题太阳能路灯光伏板的朝向设计问题

太阳能路灯由太阳能电池板组件部分（包括支架）、 LED 灯头、控制箱（包含控制器、蓄电池）、市电辅助器和灯杆几部分构成。太阳能电池板通过支架固定在灯杆上端。太阳能电池板也叫光伏板，它利用光伏效应接收太阳辐射能并转化为电能输出，经过充放电控制器储存在蓄电池

1. 请计算 2025 年每月 15 日，在晴天条件下，该城区一块面积为 1m 2 的光伏板朝向正南方且水平倾角分别为 20  、 40  、 60  时受到的最大太阳直射强度和太阳直射辐射总能量；

2. 如果光伏板受到的太阳直射辐射总能量最大时，可使路灯蓄电池储电量最大。请设计该城区固定安装太阳能光伏板的朝向，使光伏板在晴天条件下受到的太阳直射辐射日均总能量最大；

3. 当光板受到太阳直射强度过低时，它转换电能的效率也很低；而当光伏板受到太阳直射强度过高时，它转换电能实现储电的效率也会受到限制。理想的情况是，光伏板受到太阳直射强度上午大于 150 W/m 2 、下午大于 100 W/m 2 的时间尽可能长，这样可以使路灯蓄电池的储电效率更

高。综合考虑路灯蓄电池的储电效率高和储电量大这两个目标，请设计出光伏板固定安装的最优朝向，并计算晴天条件下光伏板受到的太阳直射辐射日均总能量和太阳直射辐射（上午大于 150 W/m 2 、下午大于 100 W/m2 ）时长。

问题分析

太阳能路灯光伏板的朝向设计对于其接收的总辐射量具有重要影响。为了计算总辐射量，我们需要考虑多个因素，包括地理位置、朝向、倾斜角度、光伏板的效率以及太阳辐射强度等。下面是一个简化的计算过程：

确定地理位置：首先，你需要知道安装地点的纬度、经度和海拔。这些信息有助于确定太阳的路径和辐射强度。
选择朝向：光伏板的最佳朝向通常是正南方向，但具体朝向可能因地理位置和地形等因素而有所不同。在某些情况下，东西朝向也可能是合适的。
确定倾斜角度：光伏板的倾斜角度也会影响其接收的辐射量。通常，倾斜角度应与当地的纬度大致相同，但也可以根据季节和具体需求进行调整。
获取太阳辐射数据：从可靠的数据源获取当地的太阳辐射数据，包括直射辐射、散射辐射和总辐射等。这些数据通常以小时、日或年的形式提供。
计算光伏板接收的辐射量：利用光伏板的效率、面积和朝向，结合太阳辐射数据，可以计算出光伏板每天或每年接收的总辐射量。这通常涉及使用数学模型和公式进行计算。

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题目A 题 太阳能路灯光伏板的朝向设计问题

问题分析

题目A 题太阳能路灯光伏板的朝向设计问题