Question

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20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)電并儲存在蓄電池；在風(fēng)、光都具備時可以同時發(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，求路燈正常工作時的電流和每晚消耗的電能。

（2）如果太陽光照射到地面時的輻射功率為800J/(s.m²)(1s輻射在每1 m²上的光能為800J)，若太陽能電池板的面積為1.25 m²，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，同時還給蓄電池充電，如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)一晚上工作時間為8 h，則在這段時間內(nèi)蓄電池儲存電能是多少KW.h？

（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5m/s的時間每年不少于4000 h，試估算這臺風(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KW.h？

 

 

Answer 1

解：（1）I= P_L/ U_L=60W/24V =2.5A   --------------------------------------------------- 1分

W= P_L t=60W×10×3600s=2.16×10⁶J    ---------------------------------------- 2分

(2) 太陽能電池板接收到的總功率P_總=800W/s×1.25 m² =1000W ------------- 1分

太陽能電池板平均輸出功率P_出=100 W

所以光電轉(zhuǎn)換效率為η=P_出/P_總=100W/1000W =10%  -----------------------------1分

  （3）蓄電池可儲存的電能W=（P_額－P_燈）t=(26010^-3K W－6010^-3K W) ×8h

=1.6KW·h ---------------------------------------------- 2分

（4）根據(jù)題意有P_額/ P  =v_額²/ v²  ------------------------------------------------------ 1分

當(dāng)風(fēng)速為5 m/s時風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率P=（v²/ v_額²）P_額-------------------------1分

所以最小年發(fā)電量約為W=Pt^/=（v²/ v_額²）P_額 t^/=(5²/8²) ×260×10^-3KW ×4000h

=406.25 KW·h -------------------------------------------1分

說明：（1）解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、公式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。若由于上步的計算導(dǎo)致下步結(jié)果錯誤不要重復(fù)扣分。

    （2）計算題的方法不唯一，只要公式、代入數(shù)據(jù)及單位正確可參照參考解答評分。