Question

目前很多城市已經(jīng)使用了風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)如圖所示  ，它具備了風(fēng)能和太陽(yáng)能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點(diǎn)：該系統(tǒng)既可以通過太陽(yáng)能電池組獨(dú)立發(fā)電并儲(chǔ)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(chǔ)存在蓄電池；在風(fēng)、光都具備時(shí)可以同時(shí)發(fā)電。某種型號(hào)的風(fēng)光互補(bǔ)路燈技術(shù)參數(shù)如下：

（1）假設(shè)路燈每晚工作10h ，求路燈正常工作時(shí)的電流和每晚消耗的電能。
（2）如果太陽(yáng)光照射到地面時(shí)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(yáng)能電池板的面積為1.25 m²，太陽(yáng)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(shí)還給蓄電池充電，如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)一晚上工作時(shí)間為8 h ，則在這段時(shí)間內(nèi)蓄電池儲(chǔ)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(shí)間每年不少于4000 h ，試估算這臺(tái)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 
W= P_L t=60W×10×3600s=2.16×10⁶J    
（2）太陽(yáng)能電池板接收到的總功率
P_總=800W/s×1.25 m² =1000W
太陽(yáng)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%  
（3）蓄電池可儲(chǔ)存的電能W=（P_額－P_燈）t=(260×10^-3K W－60×10^-3K W) ×8h =1.6KW·h
（4）根據(jù)題意有P_額/ P  =v_額2/ v²  
當(dāng)風(fēng)速為5 m/s時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率P=（v²/ v_額²）P_額
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。