Question

遵義市余慶縣境內的構皮灘電站是烏江干流上最大的水電站，電站大壩高為232.5m，壩內水深最大可達150m，裝機容量達300萬千瓦，多年年平均發電量為96.67億千瓦時（9.667×10⁹kW?h），修建水電站，用水力發電代替火力發電，可以節約大量的煤炭資源．
（1）該水電站壩內水產生的壓強為多少？（ρ_水=1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）
（2）該水電站在豐水期可實現滿裝機容量連接發電，若豐水期為一個月（按30天計），則豐水期可發電多少kW?h？
（3）若火力發電站的發電效率為36%（發電能量與所消耗燃料完全燃燒放出的熱量之比），煤炭的熱值取3.3×10⁷J/kg，以構皮灘電站的多年年均發電量計，若改用火力發電，每年需消耗多少煤炭？（結果保留兩位有效數字，1kW?h=3.6×10⁶J）

Answer 1

（1）水產生的壓強p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×150m=1.5×10⁶Pa；
（2）豐水期的發電量W=Pt=3×10⁶kW?h×24h×30=2.16×10⁹kW?h；
（3）煤完全燃燒釋放的熱量Q=

W

η

=

9.667×109×3.6×106J

36%

=9.667×10¹⁶J，
∵Q=mq，
∴煤的質量m=

Q

q

=

9.667×1016J

3.3×107J/kg

=2.9×10⁹kg=2.9×10⁶t；
答：（1）該水電站壩內水產生的壓強為1.5×10⁶Pa．
（2）豐水期可發電2.16×10⁹kW?h．
（3）若用火力發電，每年需消耗2.9×10⁶t煤炭．