Question

今年2月22日，上海東海大橋風力發(fā)電示范工程第32、33標號的風機在拖輪拖帶下由海事局巡邏艇護航，歷時6h近60km的海上“行走”，安全抵達海上風電場施工吊裝現(xiàn)場，如圖所示．風電是利用風能使風機的葉片轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電裝置發(fā)電的．風電場共有34臺發(fā)電風機，總裝機容量（總發(fā)電功率）為10.2×10⁴kw．試解答以下問題：
（1）假設風機被拖輪勻速拖動，拖輪的輸出功率為4×10⁴w，則 風機組被拖運時受到的阻力約多大？
（2）如果風能轉(zhuǎn)換為電能的效率為0.5，按年發(fā)電估算風能利用的時間為2000h，則每臺風機每年利用的自然界風能為多少？
（3）風力發(fā)電有效推進低碳排放，按年發(fā)電耗煤估算，每臺風機每年可節(jié)約標準煤1.8×10³噸，問發(fā)電煤耗（煤質(zhì)量/千瓦時）為多大？

Answer 1

分析：（1）風機被拖輪勻速拖動，阻力和拉力平衡；拖輪的輸出功率等于拉力做功的功率；列方程后聯(lián)立求解；
（2）風能轉(zhuǎn)換為電能的效率為0.5，年發(fā)電估算風能利用的時間為2000h，根據(jù)能量守恒定律列式求解34臺發(fā)電風機每年發(fā)的電能，再除以效率得到臺風機每年利用的自然界風能；
（3）用每年的耗煤量除以發(fā)電量即可．

解答：解：（1）風機的速度為：v=

s

t

=

60×103

6×3600

m/s=2.78m/s；
受到的阻力為：f=

P

v

=

4×104

2.78

N=1.44×104N；
（2）風的功率為P=

1.02×108

34×0.5

w=6×106w；
每臺風機每年利用的風能為E風=Pt=6×106×2000×3600J=4.32×1013J；
（3）每臺風機發(fā)電功率為P₀=3000kw
發(fā)電煤耗=1.8×10⁶/（3000×2000 ）kg/kwh=0.3kg/kwh   
答：（1）風機組被拖運時受到的阻力約為1.44×10⁴；
（2）每臺風機每年利用的自然界風能為4.32×10¹³J；
（3）發(fā)電煤耗（煤質(zhì)量/千瓦時）為0.3kg/kwh．

點評：本題關鍵根據(jù)能量守恒定律列方程求解，題目信息量大，要能找到解題需要的信息，不難．