Question

17．浙江安吉天荒坪抽水蓄能电站担负着华东地区调峰和紧急事故备用电源，改善供电质量的重要任务．抽水蓄能电站的工作原理是：在该地区用电低谷时用多余的电能把下水库的水抽到上水库，而在用电高峰时，把上水库的水放到下水库发电来补充电量．蓄能电站年抽水用电能量（低谷蓄电）W₁=4.2×10⁹kWh，年发电能量（高峰发电）W₂=3.024×10⁹kWh．电站下水库水平面位于海拔350m的半山腰，电站上水库的库底海拔为868m，把上水库看做深度为44m的圆柱形容器，全库容量为V=7×10⁶m³．已知下水库的库容量远大于上水库的库容量，水的密度为ρ=1×10³kg/m³，g=10m/s²．
求：
（1）求天荒坪抽水蓄能电站的总效率η．（用百分比表示）
（2）某天，上水库的蓄水深度仅为16m，假如不下雨，不抽水，则把上水库的水放掉部分，只保留4m的水深（以便应急），设发电是效率为η₁=75%，则放掉这些水，可以发电多少？（本小题以J为单位，保留3位有效数字）
（3）现在国家电网鼓励家庭安装峰谷电表，低谷用电价格低，高峰用电价格高，请你简述此方案的目的或作用．
如图是某地区的轮廓图，现欲在该地区寻址建造抽水蓄能电站，A、B、C三处的地理位置如图所示，地理条件和水文条件如下：A处，地处山区，年降雨较少；B处，地处山区，年降雨较多；C处，地处平原，年降雨较多；你认为最适合建造抽水蓄能电站的是何处？

Answer 1

分析 （1）依据电站的年发电量和年抽水用电量．根据效率η的定义求解．
（2）依据水的重力势能转化为电能，在根据发电效率可得产生的电能．
（3）阶梯电价有利用节约用电，也有利于照顾低收入困难家庭．
电站应该建设在降水充足，地势高的地方．

解答 解：
（1）天荒坪抽水蓄能电站的总效率η=$\frac{{W}_{2}}{{W}_{1}}=\frac{3.024×1{0}^{9}}{4.2×1{0}^{9}}=72%$．
（2）发出的电能为：$E={η}_{1}{E}_{P}=75%×1×1{0}^{3}×\frac{7×1{0}^{6}}{44}×（16-4）×10×（868-350）$=7.13×10¹²J．
（3）阶梯电价有利用节约用电，也有利于照顾低收入困难家庭．
电站应该建设在降水充足，地势高的地方，故应该选在B处．
答：（1）求天荒坪抽水蓄能电站的总效率η=72%．（用百分比表示）
（2）某天，上水库的蓄水深度仅为16m，假如不下雨，不抽水，则把上水库的水放掉部分，只保留4m的水深（以便应急），设发电是效率为η₁=75%，则放掉这些水，可以发电7.13×10¹²J．（本小题以J为单位，保留3位有效数字）
（3）阶梯电价有利用节约用电，也有利于照顾低收入困难家庭．应该选在B处．

点评 该题关键要会对实际的情形进行分析，重点在于知识迁移能力的应用．