Question

今年2月22日，上海東海大橋風(fēng)力發(fā)電示范工程第32、33標(biāo)號(hào)的風(fēng)機(jī)在拖輪拖帶下由海事局巡邏艇護(hù)航，歷時(shí)6h近60km的海上“行走”，安全抵達(dá)海上風(fēng)電場(chǎng)施工吊裝現(xiàn)場(chǎng)，如圖所示．風(fēng)電是利用風(fēng)能使風(fēng)機(jī)的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電裝置發(fā)電的．風(fēng)電場(chǎng)共有34臺(tái)發(fā)電風(fēng)機(jī)，總裝機(jī)容量（總發(fā)電功率）為10.2×10⁴kw．試解答以下問題：
（1）假設(shè)風(fēng)機(jī)被拖輪勻速拖動(dòng)，拖輪的輸出功率為4×10⁴w，則 風(fēng)機(jī)組被拖運(yùn)時(shí)受到的阻力約多大？
（2）如果風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的效率為0.5，按年發(fā)電估算風(fēng)能利用的時(shí)間為2000h，則每臺(tái)風(fēng)機(jī)每年利用的自然界風(fēng)能為多少？
（3）風(fēng)力發(fā)電有效推進(jìn)低碳排放，按年發(fā)電耗煤估算，每臺(tái)風(fēng)機(jī)每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1.8×10³噸，問發(fā)電煤耗（煤質(zhì)量/千瓦時(shí)）為多大？

Answer 1

分析：（1）風(fēng)機(jī)被拖輪勻速拖動(dòng)，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(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的效率為0.5，年發(fā)電估算風(fēng)能利用的時(shí)間為2000h，根據(jù)能量守恒定律列式求解34臺(tái)發(fā)電風(fēng)機(jī)每年發(fā)的電能，再除以效率得到臺(tái)風(fēng)機(jī)每年利用的自然界風(fēng)能；
（3）用每年的耗煤量除以發(fā)電量即可．

解答：解：（1）風(fēng)機(jī)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(fēng)的功率為P=

1.02×108

34×0.5

w=6×106w；
每臺(tái)風(fēng)機(jī)每年利用的風(fēng)能為E風(fēng)=Pt=6×106×2000×3600J=4.32×1013J；
（3）每臺(tái)風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)組被拖運(yùn)時(shí)受到的阻力約為1.44×10⁴；
（2）每臺(tái)風(fēng)機(jī)每年利用的自然界風(fēng)能為4.32×10¹³J；
（3）發(fā)電煤耗（煤質(zhì)量/千瓦時(shí)）為0.3kg/kwh．

點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)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．