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(2013•通州区二模)十三陵抽水蓄能电站担负着北京地区调峰和紧急事故备用电源,改善首都供电质量的重要任务.抽水蓄能电站的工作原理是,在用电低谷时,电站利用电网多余电能把水

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(2013•通州区二模)十三陵抽水蓄能电站担负着北京地区调峰和紧急事故备用电源,改善首都供电质量的重要任务.抽水蓄能电站的工作原理是,在用电低谷时,电站利用电网多余电能把水抽到高出蓄水池中,到用电高峰时,再利用蓄水池中的水发电.电站利用十三陵水库为下游水库,在蟒山后上寺沟头修建上游水库.电站的年发电量约为10亿kW•h,年抽水用电量约为14亿kW•h.如图所示,上游水库近似视为长方体,可用于发电的库容量为V,蓄水后上游水库的平均水深为d,蓄水后水位高出下游水面高度为H.已知下游水库的库容量远大于上游水库的库容量.
(1)求十三陵抽水蓄能电站的总效率η;
(2)求能用于发电的水的最大重力势能EP
(3)若把抽水蓄能电站产生的电能输送到北京城区.已知输电功率为P,输电线路的总阻值为R.要使输电线路上损耗的功率小于△P,a.求输电电压的最小值U;b.在输电功率P一定的情况下,请提出两种能够降低输电过程中功率损耗的方法,并加以评述.
▼优质解答
答案和解析
(1)总效率
η=
E有用
E
×100%=
10
14
×100%=71%
(2)能用于发电的水的总质量m=ρV
所以,能用于发电的水的最大重力势能Ep=mgh=ρVg(H-
d
2

(3)a.当输电电压为U时,输电电流I=
P
U

所以,损失功率△P=I2R=(
P
U
)2R
        所以,输电电压的最小值U=P
R
△P

b.损失功率△P=I2R=(
P
U
)2R
输电功率P一定,能够降低输电过程中功率损耗的方法:一种是减小电阻R,即增大输电导线的横截面积(不经济);改用电阻率小的输电导线;
另一种是:提高输电电压U(最经济).
答:(1)十三陵抽水蓄能电站的总效率η是71%;
(2)能用于发电的水的最大重力势能是ρVg(H-
d
2
);
(3)输电电压的最小值U=P
R
△P
,增大输电导线的横截面积(不经济);改用电阻率小的输电导线;提高输电电压(最经济).
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