Question

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是一將太陽(yáng)能和風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置．該系統(tǒng)無(wú)空氣污染、無(wú)噪音、不產(chǎn)生廢棄物．因此風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是一種自然、清潔的能源．目前在世界范圍內(nèi)風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展非常迅猛．人類為使居住環(huán)境不再受污染，風(fēng)能和太陽(yáng)能將是今后世界能源的必然選擇．
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的用電負(fù)荷情況和資源條件進(jìn)行系統(tǒng)容量的合理配置，即可保證系統(tǒng)供電的可靠性，又可降低發(fā)電系統(tǒng)的造價(jià)．無(wú)論是怎樣的環(huán)境和怎樣的用電要求，都可做出最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案來(lái)滿足用戶的要求．風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是最合理的獨(dú)立電源系統(tǒng)．這種合理性表現(xiàn)在資源配置最合理，技術(shù)方案最合理，性能價(jià)格最合理．正是這種合理性保證了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的高可靠性．當(dāng)風(fēng)速達(dá)到最大時(shí)風(fēng)力發(fā)電的輸出功率達(dá)到最大．轉(zhuǎn)化率為光電轉(zhuǎn)化率．
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能發(fā)電板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、系統(tǒng)控制器、蓄電池組和逆變器等幾部分組成，發(fā)電系統(tǒng)各部分容量的合理配置對(duì)保證風(fēng)光互補(bǔ)電系統(tǒng)的可靠性非常重要，尚能系列供電系統(tǒng)為了滿足廣大用戶的用電要求、為用戶提供可靠的電力，會(huì)認(rèn)真分析用戶的用電負(fù)荷特征以及用戶所處區(qū)域的太陽(yáng)能和風(fēng)能資源狀況針對(duì)不同用戶配置適合用戶的一整套系統(tǒng)．

技術(shù)參數(shù)	風(fēng)力發(fā)電	太陽(yáng)能發(fā)電
輸出功率	0～400W	每平方米1000W
限制最大風(fēng)速	12m/s

（1）若太陽(yáng)能板的面積為0.5平方米則利用太陽(yáng)能板發(fā)電時(shí)發(fā)電功率為

500W

．
（2）若風(fēng)力發(fā)電時(shí)功率與風(fēng)速的立方成正比，則當(dāng)輸出功率為50W時(shí)，風(fēng)速為

6

m/s．
（3）某單位需要使用50W的等40盞，（每天開(kāi)10個(gè)小時(shí)）則一個(gè)月要消耗

600

度．
（4）若這些電能由10臺(tái)風(fēng)力發(fā)電裝置提供則至少需要工作多少時(shí)間．

Answer 1

分析：（1）知道太陽(yáng)能板的面積、當(dāng)太陽(yáng)光照射到電池板表面處每平方米的功率，可求太陽(yáng)能板的發(fā)電功率；
（2）知道發(fā)電機(jī)的最大輸出功率和最大限制風(fēng)速，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率P與風(fēng)速v的三次方成正比，可求功率與風(fēng)速的具體關(guān)系，再求風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為50W時(shí)的風(fēng)速；
（3）利用W=Pt求一個(gè)月要消耗的電能；
（4）知道最大發(fā)電功率，求出10臺(tái)風(fēng)力發(fā)電裝置的最大發(fā)電總功率，利用t=

W

P

求需要工作多少時(shí)間．

解答：解：
（1）P_輸出=P₀/m²×0.5m²=1000W/m²×0.5m²=500W；
（2）由題知，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率P與風(fēng)速v的三次方成正比，即P=kv³，
∵發(fā)電機(jī)的最大輸出功率為400W、最大限制風(fēng)速為12m/s，則400W=k×（12m/s）³，
∴k=

400W

(12m/s)3

，
∵P=kv³，
∴風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為50W時(shí)的風(fēng)速：
v=

3	50W 400W (12m/s)3

=6m/s．
（3）燈的總功率：
P=50W×40=2000W=2kW，
一個(gè)月消耗的電能：
W=Pt=2kW×10×30h=600kW?h=600度；
（4）10臺(tái)風(fēng)力發(fā)電裝置的最大總功率：
P=400W×10=4000W=4kW，
∵P=

W

t

，
∴需要工作多少時(shí)間：
t=

W

P

=

600kW?h

4kW

=150h．
故答案為：（1）500W；（2）6；（3）600；（4）需要工作多少時(shí)間150h．

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于此類結(jié)合現(xiàn)代科技考查物理知識(shí)的題目，是現(xiàn)在中考的熱點(diǎn)，解決此類問(wèn)題時(shí)要緊扣物理考點(diǎn)，認(rèn)真分析作答．