在建设资源节约型社会里，武汉光谷已经使用风光互补路灯系统（如图所示）．风光互补路灯系统具备了风能和太阳能产品的双重优点：没有风能的时候可以通过太阳能电池组件发电并储存在蓄电池中；有风能、没有光能时可以通过风力发电机发电，并储存在蓄电池；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 | 风力发电机 风扇直径 | 太阳能电池板平均输出功率： | 太阳能电池板使用寿命 |
| 300W | 9m/s | 3m/s | 70W | 1.4m | 80W | 20年 |
（2）在平均风速为9m/s的晚上，风力发电机除供电源正常工作外，同时还给蓄电池充电，如果蓄电池一个晚上储存电能1.84度，则风力发电机一晚上工作时间为多少？
（3）武汉地区夏季的平均风速是9m/s，空气的密度是1.2kg/m3．平均1s时间内有多少质量的气流冲击风力发电机风扇转动形成的圆面？如果lkg空气以这样的速度运动时具有的动能为40.5J，求当风速为9m/s时，这台风力发电机的效率？（π取3，计算结果取整数．）
（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．光谷地区风速不低于6m/s的时间每年约为5100h，试估算这台风光互补路灯利用风能的最小年发电量是多少kW•h．
（1）太阳能电池板接收到的总功率：
P总=
=P输出 η
=1000W，80W 8%
则太阳能电池板的面积：
S=
=1m2；1000W 1000W/m2
（2）蓄电池可储存的电能为W=（P额-P灯）t，则
风力发电机一晚上的工作时间：
t=
=W P额-P灯
=8h；1.84KW•h (300-70)×10-3KW
（3）根据v=
可得：s t
每秒钟通过的空气流的长度L=vt=9m/s×1s=9m，
每秒钟通过风车轮叶形成的圆面空气流的体积V=SL=π（
）2×L=3×（D 2
）2×9m=13.23m3，1.4m 2
根据ρ=
可得：m V
空气流的质量m=ρV=1.29kg/m3×13.23m3=17.0667kg≈17kg；
每秒内冲击风力发电机风扇转动气流的动能：
E=40.5J/kg×17kg=688.5J，
风力发电机的效率
η=
×100%=Pt E
×100%≈44%； 300W×1s 688.5J
（4）按题意，风速为6m/s风力发电机的输出功率：
P2=（
）2×P1=（v2 v1
）2×300W=6m/s 9m/s
W，400 3
最小年发电量约为：
W总=P2 t1=
×10-3kW×5100h=680kW•h．400 3
答：（1）太阳能电池板的面积为1m2；
（2）风力发电机一晚上工作的时间为8h；
（3）平均1s时间内有17kg的气流冲击风力发电机风扇转动形成的圆面，这台风力发电机的效率约为44%；
（4）这台风光互补路灯利用风能的最小年发电量是680kW•h．