摘要:风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源.风力发电机是将风能转化为电能的装置.其主要部件包括风轮机.齿轮箱.发电机等.如图所示. (1)利用总电阻R=10 Ω的线路向外输送风力发电机产生的电能.输送功率P0=300 kW.输电电压U=10 kV.求导线上损失的功率与输送功率的比值. (2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积.设空气密度为ρ.气流速度为v.风轮机叶片长度为r.求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm.在风速和叶片数确定的情况下.要提高风轮机单位时间接受的风能.简述可采取的措施. (3)已知风力发电机的输出电功率P与Pm成正比.某风力发电机在风速v1=9 m/s 时能够输出电功率P1=540 kW.我国某地区风速不低于v2=6 m/s的时间每年约为5000小时.试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时. 解析:(1) 导线上损失的功率为: P=I2R=()2R=()2×10 W=9 kW 损失的功率与输送功率的比值==0.03. (2)风垂直流向风轮机时.提供的风能功率最大.单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为ρvS.其中S=πr2 风能的最大功率可表示为: P风=(ρvS)v2=ρvπr2v2=πρr2v3 采取措施合理即可.如增加风轮机叶片长度.安装调向装置保持风轮机正面迎风等. (3)根据题意.风力发电机的输出功率为: P2=()3·P1=()3×540 kW=160 kW 最小年发电量约为: W=P2t=160×5000 kW·h=8×105 kW·h. 答案:πρr2v3 (3)8×105 kW·h

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