Question

風能將成為21世紀大規模開發的一種可再生清潔能源。風力發電機是將風能（氣流的功能）轉化為電能的裝置，其主要部件包括風輪機、齒輪箱，發電機等。如圖所示。
 
（1）利用總電阻的線路向外輸送風力發電機產生的電能。輸送功率，輸電電壓，求異線上損失的功率與輸送功率的比值;
（2）風輪機葉片旋轉所掃過的面積為風力發電機可接受風能的面積。設空氣密度為p，氣流速度為v，風輪機葉片長度為r。求單位時間內流向風輪機的最大風能P_m;
在風速和葉片數確定的情況下，要提高風輪機單位時間接受的風能，簡述可采取的措施。
（3）已知風力發電機的輸出電功率P與P_m成正比。某風力發電機的風速v₁9m/s時能夠輸出電功率P₁=540kW。我國某地區風速不低于v₂=6m/s的時間每年約為5000小時，試估算這臺風力發電機在該地區的最小年發電量是多少千瓦時。

Answer 1

（1） 導線上損失的功率為P=I^2R=(損失的功率與輸送功率的比值(2)風垂直流向風輪機時，提供的風能功率最大.單位時間內垂直流向葉片旋轉面積的氣體質量為pvS,S=r²風能的最大功率可表示為P_風=采取措施合理，如增加風輪機葉片長度，安裝調向裝置保持風輪機正面迎風等。（2） 按題意，風力發電機的輸出功率為P₂=kW=160 kW（3） 最小年發電量約為W=P₂t=160×5000 kW?h=8×10⁵kW?h