Question

（北京卷）23．（18分）風(fēng)能將成為21世紀大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源。風(fēng)力發(fā)電機是將風(fēng)能（氣流的功能）轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其主要部件包括風(fēng)輪機、齒輪箱，發(fā)電機等。如圖所示。

（1）利用總電阻的線路向外輸送風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生的電能。輸送功率，輸電電壓，求異線上損失的功率與輸送功率的比值;

（2）風(fēng)輪機葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積為風(fēng)力發(fā)電機可接受風(fēng)能的面積。設(shè)空氣密度為p，氣流速度為v，風(fēng)輪機葉片長度為r。求單位時間內(nèi)流向風(fēng)輪機的最大風(fēng)能P_m;

在風(fēng)速和葉片數(shù)確定的情況下，要提高風(fēng)輪機單位時間接受的風(fēng)能，簡述可采取的措施。

（3）已知風(fēng)力發(fā)電機的輸出電功率P與P_m成正比。某風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)速v₁9m/s時能夠輸出電功率P₁=540kW。我國某地區(qū)風(fēng)速不低于v₂=6m/s的時間每年約為5000小時，試估算這臺風(fēng)力發(fā)電機在該地區(qū)的最小年發(fā)電量是多少千瓦時。

Answer 1

解析：

（1）導(dǎo)線上損失的功率為P=I^2R=(

損失的功率與輸送功率的比值

（2）(2)風(fēng)垂直流向風(fēng)輪機時，提供的風(fēng)能功率最大.

單位時間內(nèi)垂直流向葉片旋轉(zhuǎn)面積的氣體質(zhì)量為pvS,S=r²

風(fēng)能的最大功率可表示為

P_風(fēng)=

采取措施合理，如增加風(fēng)輪機葉片長度，安裝調(diào)向裝置保持風(fēng)輪機正面迎風(fēng)等。

（3）按題意，風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率為P₂=kW=160 kW

最小年發(fā)電量約為W=P₂t=160×5000 kW·h=8×10⁵kW·h