Question

【題目】目前很多城市已經(jīng)使用了風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)如圖所示，它具備了風(fēng)能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點(diǎn)：該系統(tǒng)既可以通過太陽能電池組獨(dú)立發(fā)電并儲(chǔ)存在蓄電池，也可以通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)獨(dú)立發(fā)電并儲(chǔ)存在蓄電池；在風(fēng)、光都具備時(shí)可以同時(shí)發(fā)電．某種型號的風(fēng)光互補(bǔ)路燈技術(shù)參數(shù)如下：

風(fēng)力發(fā)電 額定功率	風(fēng)力發(fā)電 額定風(fēng)速	風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng)風(fēng)速	路燈額定電壓	路燈額定功　率	太陽能電池板平均輸出功率
260W	8m/s	3m/s	24V	60W	100W

（1）假設(shè)路燈每晚工作10h，求路燈正常工作時(shí)每晚消耗的電能．
（2）如果太陽光照射到地面時(shí)的輻射功率為800J/（sm2）（1s 輻射在每1m2上的光能為800J），若太陽能電池板的面積為1.25m2 ， 太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率為多大？
（3）在平均風(fēng)速為8m/s 的晚上，風(fēng)力發(fā)電機(jī)除了保障路燈正常工作外，同時(shí)還給蓄電池充電，如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)一晚上工作時(shí)間為8h，則在這段時(shí)間內(nèi)蓄電池儲(chǔ)存電能是多少KWh？
（4）已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電功率P與風(fēng)速v的平方成正比．我市沿海風(fēng)速不低于4m/s 的時(shí)間每年不少于4000h，試估算這臺(tái)風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)利用風(fēng)能的最小年發(fā)電量是多少KWh？

Answer 1

【答案】
（1）解：路燈每晚消耗的電能為W=PL t=60W×10×3600s=2.16×106J；
（2）解：太陽能電池板接收到的總功率P總=800W/m2×1.25 m2=1000W

太陽能電池板平均輸出功率P出=100W

所以光電轉(zhuǎn)換效率為η= = ×100%=10%

（3）解：蓄電池儲(chǔ)存的電能W=P額t風(fēng)﹣P燈t燈=0.26kW×8h﹣0.06kW×8h=1.6kWh；
（4）解：根據(jù)題意有 =

當(dāng)風(fēng)速為4m/s時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率P= 所以最小年發(fā)電量約為W=Pt′= t= ×4000h=260kWh．

【解析】（1）已知額定功率和工作時(shí)間，利用W=Pt得到每天消耗的電能；（2）已知太陽光照射到地面時(shí)的輻射功率和電池板的面積，可以得到太陽能電池板接收到的總功率；電池板的輸出功率與總功率之比就是轉(zhuǎn)換效率；（3）已知風(fēng)力發(fā)電的額定功率和發(fā)電時(shí)間，可以得到獲得的電能，減去路燈消耗的電能就是蓄電池儲(chǔ)存的電能；（4）已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電功率P與風(fēng)速v的平方成正比，可以得到風(fēng)速為4m/s時(shí)的輸出功率；已知發(fā)電機(jī)的輸出功率和工作時(shí)間，利用W=Pt得到年發(fā)電量．