Question

【题目】目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统如图所示，它具备了风能和太阳能产品的双重优点：该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并储存在蓄电池，也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都具备时可以同时发电．某种型号的风光互补路灯技术参数如下：

风力发电 额定功率	风力发电 额定风速	风力发电机启动风速	路灯额定电压	路灯额定功　率	太阳能电池板平均输出功率
260W	8m/s	3m/s	24V	60W	100W

（1）假设路灯每晚工作10h，求路灯正常工作时每晚消耗的电能．
（2）如果太阳光照射到地面时的辐射功率为800J/（sm2）（1s 辐射在每1m2上的光能为800J），若太阳能电池板的面积为1.25m2 ， 太阳能电池光电转换效率为多大？
（3）在平均风速为8m/s 的晚上，风力发电机除了保障路灯正常工作外，同时还给蓄电池充电，如果风力发电机一晚上工作时间为8h，则在这段时间内蓄电池储存电能是多少KWh？
（4）已知风力发电机的输出电功率P与风速v的平方成正比．我市沿海风速不低于4m/s 的时间每年不少于4000h，试估算这台风光互补路灯系统利用风能的最小年发电量是多少KWh？

Answer 1

【答案】
（1）解：路灯每晚消耗的电能为W=PL t=60W×10×3600s=2.16×106J；
（2）解：太阳能电池板接收到的总功率P总=800W/m2×1.25 m2=1000W

太阳能电池板平均输出功率P出=100W

所以光电转换效率为η= = ×100%=10%

（3）解：蓄电池储存的电能W=P额t风﹣P灯t灯=0.26kW×8h﹣0.06kW×8h=1.6kWh；
（4）解：根据题意有 =

当风速为4m/s时风力发电机输出功率P= 所以最小年发电量约为W=Pt′= t= ×4000h=260kWh．

【解析】（1）已知额定功率和工作时间，利用W=Pt得到每天消耗的电能；（2）已知太阳光照射到地面时的辐射功率和电池板的面积，可以得到太阳能电池板接收到的总功率；电池板的输出功率与总功率之比就是转换效率；（3）已知风力发电的额定功率和发电时间，可以得到获得的电能，减去路灯消耗的电能就是蓄电池储存的电能；（4）已知风力发电机的输出电功率P与风速v的平方成正比，可以得到风速为4m/s时的输出功率；已知发电机的输出功率和工作时间，利用W=Pt得到年发电量．