Question

今年2月22日，上海东海大桥风力发电示范工程第32、33标号的风机在拖轮拖带下由海事局巡逻艇护航，历时6h近60km的海上“行走”，安全抵达海上风电场施工吊装现场，如图所示．风电是利用风能使风机的叶片转动，带动发电装置发电的．风电场共有34台发电风机，总装机容量（总发电功率）为10.2×10⁴kw．试解答以下问题：
（1）假设风机被拖轮匀速拖动，拖轮的输出功率为4×10⁴w，则 风机组被拖运时受到的阻力约多大？
（2）如果风能转换为电能的效率为0.5，按年发电估算风能利用的时间为2000h，则每台风机每年利用的自然界风能为多少？
（3）风力发电有效推进低碳排放，按年发电耗煤估算，每台风机每年可节约标准煤1.8×10³吨，问发电煤耗（煤质量/千瓦时）为多大？

Answer 1

分析：（1）风机被拖轮匀速拖动，阻力和拉力平衡；拖轮的输出功率等于拉力做功的功率；列方程后联立求解；
（2）风能转换为电能的效率为0.5，年发电估算风能利用的时间为2000h，根据能量守恒定律列式求解34台发电风机每年发的电能，再除以效率得到台风机每年利用的自然界风能；
（3）用每年的耗煤量除以发电量即可．

解答：解：（1）风机的速度为：v=

s

t

=

60×103

6×3600

m/s=2.78m/s；
受到的阻力为：f=

P

v

=

4×104

2.78

N=1.44×104N；
（2）风的功率为P=

1.02×108

34×0.5

w=6×106w；
每台风机每年利用的风能为E风=Pt=6×106×2000×3600J=4.32×1013J；
（3）每台风机发电功率为P₀=3000kw
发电煤耗=1.8×10⁶/（3000×2000 ）kg/kwh=0.3kg/kwh   
答：（1）风机组被拖运时受到的阻力约为1.44×10⁴；
（2）每台风机每年利用的自然界风能为4.32×10¹³J；
（3）发电煤耗（煤质量/千瓦时）为0.3kg/kwh．

点评：本题关键根据能量守恒定律列方程求解，题目信息量大，要能找到解题需要的信息，不难．