第一篇：風電功率的預測總結(jié)

風電功率的預測

一、風電功率預測

風速、風向、氣溫、氣壓等的SCADA實時數(shù)據(jù)，等高線、障礙物、粗糙度等數(shù)據(jù)，數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)，把上面的某些數(shù)據(jù)通過一定的方法轉(zhuǎn)換到風電機組輪轂高度的風速、風向，然后根據(jù)功率曲線得到風電場的出力，并根據(jù)風電場的效率進行修正。

二、預測的意義

風電功率預測的意義如下：①用于經(jīng)濟調(diào)度，根據(jù)風電場預測的出力曲線優(yōu)化常規(guī)機組的出力，達到降低運行成本的目的。②根據(jù)風電出力變化規(guī)律增強系統(tǒng)的安全性、可靠性和可控性。③在風電參與電力市場的系統(tǒng)中，優(yōu)化電力市場中電力的價值。在電力市場中，風電場對風電功率進行預測，參與電力市場競價；電網(wǎng)公司對風電功率進行預測，保證系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行。

①優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度,減少旋轉(zhuǎn)備用容量,節(jié)約燃料,保證電網(wǎng)經(jīng)濟運行對風電場出力進行短期預報,將使電力調(diào)度部門能夠提前為風電出力變化及時調(diào)整調(diào)度計劃;從而減少系統(tǒng)的備用容量、降低電力系統(tǒng)運行成本。這是減輕風電對電網(wǎng)造成不利影響、提高系統(tǒng)中風電裝機比例的一種有效途徑。

②滿足電力市場交易需要,為風力發(fā)電競價上網(wǎng)提供有利條件從發(fā)電企業(yè)(風電場)的角度來考慮,將來風電一旦參與市場競爭,與其他可控的發(fā)電方式相比,風電的間歇性將大大削弱風電的競爭力,而且還會由于供電的不可靠性受到經(jīng)濟懲罰。提前一兩天對風電場出力進行預報,將在很大程度上提高風力發(fā)電的市場競爭力。

③便于安排機組維護和檢修,提高風電場容量系數(shù)風電場可以根據(jù)預報結(jié)果,選擇無風或低風時間段,即風電場出力小的時間,對設(shè)備進行維修,從而提高發(fā)電量和風電場容量系數(shù)。

三、預測方法的分類

風功率預測方法可以分為 2 類：一種方法是根據(jù)數(shù)值天氣預報的數(shù)據(jù)，用物理方法計算風電場的輸出功率；另一種方法是根據(jù)數(shù)值天氣預報與風電場功率輸出的關(guān)系、在線實測的數(shù)據(jù)進行預測的統(tǒng)計方法?？紤]了地形、粗糙度等信息，采用物理方程進行預測的方法則稱之為物理方法，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，找出其內(nèi)在規(guī)律并用于預測的方法稱之為統(tǒng)計方法(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、模糊邏輯方法等)。如果物理方法和統(tǒng)計方法都采用則稱之為綜合方法。

風電功率預測方法根據(jù)預測的物理量來分類，可以分為2類：第1類為對風速的預測，然后根據(jù)風電機組或風電場的功率曲線得到風電場功率輸出；第2類為直接預測風電場的輸出功率。

根據(jù)所采用的數(shù)學模型不同可分為持續(xù)預測法、自回歸滑動平均(auto regressive moving average,ARMA)模型法、卡爾曼濾波法和智能方法等。持續(xù)預測方法是最簡單的預測模型，這種方法認為風速預測值等于最近幾個風速值的滑動平均值，通常認為最近1點的風速值為下1點的風速預測值，該模型的預測誤差較大，且預測結(jié)果不穩(wěn)定。改進的方法有ARMA模型和向量自回歸模型、卡爾曼濾波算法或時間序列法和卡爾曼濾波算法相結(jié)合。另外還有一些智能方法，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等。

根據(jù)預測系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)來分類也可以分為2類：1類不采用數(shù)值天氣預報的數(shù)據(jù)，1類采用數(shù)值天氣預報的數(shù)據(jù)。

根據(jù)預測的時間尺度來分類，可分為超短期預測和短期預測。所謂的超短期并沒有一致的標準，一般可認為不超過30 min的預測為超短期預測。而對于時間更短的數(shù)分鐘內(nèi)的預測，主要用于風力發(fā)電控制、電能質(zhì)量評估及風電機組機械部件的設(shè)計等。這種分鐘級的預測一般不采用數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)。短期預測一般可認為是30 min~72 h的預測，主要用于電力系統(tǒng)的功率平衡和調(diào)度、電力市場交易、暫態(tài)穩(wěn)定評估等。對于更長時間尺度的預測，主要用于系統(tǒng)檢修安排等。目前，中長期預測還存在較大的困難。因為風速、風向等天氣情況是由大氣運動決定的，不考慮數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)無法反映大氣運動的本質(zhì)，因此也難以得到較好的預測結(jié)果，所以現(xiàn)在研究的風電場輸出功率預測都把數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)作為1組重要輸入數(shù)據(jù)。

四、預測方法的優(yōu)缺點及適應范圍

1.風速的預測方法

在進行中期以上的功率預測時，基于風速的預測方法就是前面介紹的“物理方法”。

在進行短期預測時，基于風速的預測方法主要分兩步來完成：首先利用風速模型預測出風力發(fā)電機風輪輪轂高度的風速、風向，并且計算出風速與風輪掃過平面正交的風速分量；然后利用風力發(fā)電機的功率曲線計算出發(fā)電機的實際輸出功率。這里的風速模型采用統(tǒng)計方法或者學習方法來建立，輸入量通常是歷史風速序列和實時采集的風速。

持續(xù)預測法是此領(lǐng)域的最簡單的方法，認為風速預測值等于最近幾個風速歷史值的滑動平均值。通常，只是簡單地把最近一點的風速觀測值作為下一點的風速預測值。該模型的預測誤差較大，且預測結(jié)果不穩(wěn)定。

卡爾曼濾波法把風速作為狀態(tài)變量建立狀態(tài)空間模型，用卡爾曼濾波算法實現(xiàn)風速預測。這種算法在假定噪聲的統(tǒng)計特性已知的情況下得出，事實上估計噪聲的統(tǒng)計特性是該方法應用的難點所在。此算法適用于在線風速預測。

隨機時間序列法隨機時間序列法利用大量的歷史數(shù)據(jù)來建模，經(jīng)過模型識別、參數(shù)估計、模型檢驗來確定一個能夠描述所研究時間序列的數(shù)學模型，進而推導出預測模型達到預報的目的。目前，該方法只需知道風電場的單一風速或功率時間序列即可建立模型預測，并且可以達到較好的預測效果。該方法使用最多的是累積式自回歸一滑動平均模型。

時間序列和卡爾曼濾波混合算法，時間序列分析建模最大的優(yōu)點在于不必深究信號序列的產(chǎn)生背景，序列本身所具有的時序性和自相關(guān)性已經(jīng)為建模提供了足夠的信息，只需要有限的樣本序列，就可以建立起相當高精度的預測模型，但其存在低階模型預測精度低、高階模型參數(shù)估計難度大的不足。而卡爾曼濾波預測法存在動態(tài)修改預測權(quán)值的優(yōu)點，依靠預測遞推方程可以獲得較高的精度，但同樣存在建立卡爾曼狀態(tài)方程和測量方程較困難的不足。首先利用時間序列分析建立一個能反映序列信號變化規(guī)律的低階模型，從該低階模型的預測方程入手，直接推導出卡爾曼濾波的狀態(tài)和測量方程，利用卡爾曼預測迭代方程可以實現(xiàn)信號的預測，這恰好避免了建立高階時間序列模型和推導卡爾曼狀態(tài)和測量方程困難的問題。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)旨在模仿人腦結(jié)構(gòu)及其功能，由大量簡單處理元件以某種拓撲結(jié)構(gòu)大規(guī)模連接而成，是一門涉及生物、電子、計算機等多個領(lǐng)域的科學。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有并行處理、分布式存儲與容錯性等特征，具有自學習、自組織和自適應能力，可以實現(xiàn)聯(lián)想記憶、非線性映射、分類與識別、優(yōu)化計算、知識處理等功能，對復雜問題的求解十分有效，可用于短期風速預測。

時序神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測方法：原始數(shù)據(jù)是風速時間序列和風電機組輸出功率的時間序列。用時間序列法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法進行建模，主要內(nèi)容為:用時間序列法建模，得到對預測值影響最大的幾個量;將時間序列法的研究結(jié)果運用到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，定量確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的輸入變量;為了提高預測精度和保持預測精度的穩(wěn)定性，提出了滾動式權(quán)值調(diào)整手段，解決了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值隨時間推移而逐漸變得不適用的問題。時序神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法有效地提高了風速預測精度。

模糊邏輯法應用模糊邏輯和預報人員的專業(yè)知識將數(shù)據(jù)和語言形成模糊規(guī)則庫，然后選用一個線性模型逼近非線性動態(tài)變化的風速。但是，單純的模糊方法對于風速預測，效果往往不佳，這主要是因為模糊預測學習能力較弱，模糊系統(tǒng)的辨識還未形成完善的理論，在預測系統(tǒng)中選擇模糊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尚需作進一步的研究。通常模糊預測法要與其他方法配合使用，例如將模糊與遺傳算法相結(jié)合進行短期風速預測。

空間相關(guān)性法該方法需要考慮風電場以及與之相近幾個地點的多組風速數(shù)據(jù)，運用幾個地點風速之間的空間相關(guān)性，進行風速預測。為了獲得所需的幾組風速數(shù)據(jù)，需要在風電場周邊地區(qū)設(shè)置幾個遠程測速站。風電場本地以及各個遠程測速站測得的實時風速數(shù)據(jù)經(jīng)中心計算機處理，利用風電場與各個測速站處風速之間的空間相關(guān)性，對風電場的風速進行預測。實際上，若能收集到風電場以及與之相近的幾個地點的多組風速數(shù)據(jù)，則可利用該方法進行風速預測。該方法對原始數(shù)據(jù)收集量很大，但由于預測過程中考慮的因素增多，所以預測效果較好。目前，該方法的使用尚在完善中。

2．風電場功率的預測方法

基于功率的預測方法就是不考慮風速的變化過程，利用統(tǒng)計方法或?qū)W習方法，根據(jù)歷史功率序列建立模型并利用實時數(shù)據(jù)對發(fā)電量進行短期預測，或者根據(jù)歷史數(shù)據(jù)找出天氣和輸出功率間的關(guān)系并利用實時數(shù)據(jù)和NWP信息對發(fā)電量進行中期預測。在短期預測時，這種方法的輸入信號僅僅需要大型風電場中的每個風力發(fā)電機的電壓和電流數(shù)據(jù)。把每個風力發(fā)電機都看作一個“數(shù)據(jù)采集裝置”這樣整個風電場發(fā)電功率預測模型所輸入的時間序列數(shù)據(jù)包含的信息更全面、更準確。這種預測方法既可以降低數(shù)據(jù)采集的成本，又可以提高數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量，增加預測準確度。而且在現(xiàn)代化的大型風電場中都會建立風力發(fā)電機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中會對所有風力發(fā)電機的所有信號進行采集和記錄，因此，可以直接將其中風力發(fā)電機輸出功率的實時數(shù)據(jù)用來進行風電場的發(fā)電功率預測，不需要增加額外的成本。

物理模型主要考慮的是一些物理量，比如數(shù)值天氣預報得到的天氣數(shù)據(jù)(風速、風向、氣壓等)，風電場周圍的信息(等高線、粗糙度、障礙物等)以及風電機組的技術(shù)參數(shù)(輪毅高、穿透系數(shù)等)。其目的是找到風電機組輪毅高度出的風速最優(yōu)估計值，然后用模型輸出統(tǒng)計模塊(MOS)減小存在的誤差，最后根據(jù)風電場的功率曲線計算得到風電場的輸出功率。由于天氣預報每天只更新幾次，因此這種模型通常適用于相對較長期的預測，比如提前6小時。在不同的風向和溫度條件下，即使風速相同，風電場輸出功率也不相等，因此風電場功率曲線是一族曲線，同時還應考慮風電機組故障和檢修的情況。對整個區(qū)域進行風電功率預測時，可采用如下方法：一種方法是對所有的風電場輸出功率進行預測，然后求和得到風電功率；另一種方法是只對幾個風電場進行預測，然后用一種擴展算法得到整個區(qū)域的風電場輸出功率。

統(tǒng)計學模型可以不考慮風速變化的物理過程，而根據(jù)歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)找出天氣狀況與風電場出力的關(guān)系，然后根據(jù)實測數(shù)據(jù)和數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)對風電場數(shù)據(jù)功率進行預測。不引人數(shù)值天氣預報(NWP)的統(tǒng)計學模型對于提前3-4小時的風電功率預測結(jié)果是可以滿足精度要求的，但對于提前更長時間的預測結(jié)果，精度是不夠的。目前的統(tǒng)計學模型預測方法主要有卡爾曼濾波法、隨機時間序列法、模糊邏輯法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法(artificial neural networks，ANN)、混合專家經(jīng)驗法(mixture of experts ME)、最近鄰搜索(nearest neighbour search，NNS)、蟻群優(yōu)化(particle swarm optimization，PSO)和支持向量機(support vector machines，SVM)等。

五、新的預測方法

1．基于小波變換的風速時間序列分析

小波變換原理及規(guī)律，并針對小波變換的Mallat算法及其應用進行.深入的研究，說明小波變換是非平穩(wěn)時間序列信號時頻分析的有效工具。由小波分析理論可知，原始信號通過小波變換分解到不同的頻率通道上，分解后信號在頻率成分上比原始信號單一。因此對非平穩(wěn)時間序列進行小波分解后，就可以利用最小二乘支持向量機等預測方法進行預測。

2．基于最小二乘支持向量機的風速時間序列分析和預測

本章基于機器學習和統(tǒng)計學習理論的支持向量機原理，詳細探討了支持向量.機的改進算法一最小二乘支持向量機。最小二乘支持向量機通過解一組線性方程組取代標準支持向量中二次規(guī)劃優(yōu)化，提高了收斂速度，比標準支持向量機具用更小的計算復雜性。通過具體的仿真實例可以看出，用最小二乘支持向量機來解決非平穩(wěn)風速時間序列模式識別問題和預測問題，其辨識和預測效果很好，這說明LS一SVM方法在樣本較少時，不僅收斂速度快，而且預測較準確。3．基于小波分解和最小二乘支持向量機的短期風速預測

基于統(tǒng)計學習理論的最小二乘支持向量機和具有“數(shù)字顯微鏡”之美譽.的小波變換應用到非平穩(wěn)風速時間序列預測的研究中，根據(jù)趨向性非平穩(wěn)風速時間序列固有的確定性、非線性和波動性，采用小波變換分離出非平穩(wěn)風速時間序列中的非線性低頻趨勢成分和高頻波動成分，然后利用能把輸入向量映射到一個高維特征空間中實現(xiàn)數(shù)據(jù)線性可分來提取信息的最小二乘支持向量機，實現(xiàn)對均值具有非平穩(wěn)特性的風速時間序列的精確預測。

4．風電場輸出功率年度預測中有效風速預測研究

利用歷史年份的小時平均風速數(shù)據(jù)對下一年年度風速進行預測。對歷史年份的小時平均風速數(shù)據(jù)以季度為單位進行小波分解，采用遞推最小二乘法建立各分量的二元線性回歸預測模型，將各分量預測模型等權(quán)求和集成為次年度對應季度的預測模型。對實測數(shù)據(jù)的仿真計算表明，提前一年的風速季度預測的平均絕對百分誤差(mean absolute percentage，MAPE)為12.25%，提高了此類預測的精度?？紤]具體風力發(fā)電機組的功率特性、機組效率和設(shè)備運行情況，可得次年度風電場輸出功率值。

5．基于SVM的風速風功率預測模型

對常用風速預測方法進行簡述，運用支持向量機回歸算法，在風速預測中，對時間序列數(shù)據(jù)預測模型的建立進行了研究，并在Matlab環(huán)境下對3種核函數(shù)進行了仿真試驗。試驗結(jié)果表明，支持向量機預測模型的結(jié)果相當可觀，性能明顯優(yōu)于以前其它預測模型。同時克服了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法在預測中存在的過學習、維數(shù)災難和局部極值問題，為風速、風功率預測提供了一個新的突破口。6．基于非參數(shù)回歸模型的短期風電功率預測

將非參數(shù)回歸技術(shù)用于短期風電功率預測,建立了短期風電功率點預測模型和概率區(qū)間預測模型,并采用內(nèi)蒙古某風電場的NWP數(shù)據(jù)和風電功率實測數(shù)據(jù)驗證了所建立的非參數(shù)回歸模型在短期風電功率預測中的可行性和有效性。分析結(jié)果表明,除風電功率點預測外,采用非參數(shù)回歸模型和經(jīng)驗分布函數(shù)得到的風電功率預測區(qū)間可以描述風電功率預測的不確定性,進一步輔助電網(wǎng)運行決策。此外,NWP精度是影響短期風電功率預測精度的主要因素。采用統(tǒng)計方法對NWP數(shù)據(jù)進行校正對于改善風電功率預測精度的作用十分有限。提高針對風電場的NWP精度對于提高短期風電功率預測精度有重要意義。

7．基于模式識別的風電場風速和發(fā)電功率預測

1）在風速預測中，時間序列預測方法對數(shù)據(jù)要求不高,只需知道風電場的單一風速時間序列即可，簡單可行；考慮到風速數(shù)據(jù)的高度非線性，采用智能方法（ANFIS）；模式識別時應用的風速局部信息，可由氣象部門提供的免費信息中得到，因此節(jié)省了預測成本,適合于風電企業(yè)運用。所以本文提出了基于模式識別的風速ANFIS預測模型。

2）采用模式識別技術(shù)對風速數(shù)據(jù)進行甄別和預處理，篩選出某些特征相似、適于進行預測的風速樣本，作為自適應模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，由于篩選出的這些樣本相似度高，所以對風速的預測精度有很大的幫助，進而可以較準確的預測發(fā)電功率，有利于電力部門做電力交易計劃，保證電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定。

3）應用美國夏威夷Maui島的數(shù)據(jù)對上述方法進行驗證，其預測精度和計算時間是令人滿意的，該方法具有一定的經(jīng)濟實用性。8．基于小波–神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風速及風力發(fā)電量預測

該方法利用小波函數(shù)將原始波形進行不同尺度的分解，將分解得到的周期分量用時間序列進行預測，其余部分采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行預測，最后將信號序列進行重構(gòu)得到完整的風速預測結(jié)果。在神經(jīng)–網(wǎng)絡(luò)學習過程中加入了微分進化算法，提高了其收斂速度，解決了局部最小化問題。通過實例分析證明了該算法能較為準確地預測風速。9．基于支持向量機的風速與風功率預測方法研究

風力發(fā)電具有波動性、間歇性和隨機性的特點,大容量的風力發(fā)電接入電網(wǎng),對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行帶來嚴峻挑戰(zhàn)。對風速風功率進行預測,對風電場的出力進行短期預報,是解決這一問題的有效途徑。對風速風功率預測方法進行了研究,從物理和統(tǒng)計方法對SVM(支持向量機)預測方法作了分析,支持向量機在風速風功率預測中有非常大的應用空間,并進行了預測實驗。

隨著風電裝機容量的快速增長，急需提高風電功率預測的精度。尤其對于那些海上大型風電場來說，由于裝機容量都集中在一個小區(qū)域內(nèi)，更需要準確的預測功率。近年來，國內(nèi)外學者在這方面做了大量研究，提出了很多改進辦法，使預測精度不斷提高，并且會一直提高下去。具體改進方法如下

（1）把多個數(shù)字天氣預報（NWP）模型組合起來，對氣象信息進行預報。該方法可以克服惡劣天氣下出現(xiàn)的預測偏差，顯著提高預測精度。

（2）利用遙感技術(shù)和高性能計算機技術(shù)，可以改善NWP模型的分辨率，提高局域天氣預報的準確度；此外，提高天氣預報的更新頻率，也將有利于風電預測模型輸入數(shù)據(jù)的改善。

（3）利用小波分析、混沌理論、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等各種智能方法建立并改善預測模型，選取合適的線性或非線性方式對多種預測方法的預測結(jié)果進行組合優(yōu)化，這些都會使預測誤差進一步減小。需要提到的是，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)進行非線性組合預測，不僅最優(yōu)組合了多種單一模型所包含的信息，而且可以同時考慮不同模型各自的優(yōu)點，提高預測的精度和模型的可靠性。

（4）在對功率進行短期預測時，使用實時測量的氣象數(shù)據(jù)，會對預測起到根本的改善。

六、參考文獻

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可再生能源

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[8]楊琦，張建華，王向峰，李衛(wèi)國 基于小波–神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風速及風力發(fā)電量預測 電網(wǎng)技術(shù) 第33卷第17期

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[9]戚雙斌,王維慶,張新燕 基于支持向量機的風速與風功率預測方法研究

華東電力 37卷 第9期 2009年9月

第二篇：電工電功率知識總結(jié)

電功和電熱知識歸納

1．電功（W）：電流所做的功叫電功，2．電功的單位：國際單位：焦耳。常用單位有：度（千瓦時），1度=1千瓦時=3.6×106焦耳。

3．測量電功的工具：電能表（電度表）

4．電功計算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）。

5．利用W=UIt計算電功時注意：①式中的W.U.I和t是在同一段電路；②計算時單位要統(tǒng)一；③已知任意的三個量都可以求出第四個量。

6.計算電功還可用以下公式：W=I2Rt ；W=Pt；W=UQ（Q是電量）；

7.電功率（P）：電流在單位時間內(nèi)做的功。單位有：瓦特(國際)；常用單位有：千瓦

8.計算電功率公式：（式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）

9．利用計算時單位要統(tǒng)一，①如果W用焦、t用秒，則P的單位是瓦；②如果W用千瓦時、t用小時，則P的單位是千瓦。

10．計算電功率還可用右公式：P=I2R和P=U2/R

11．額定電壓（U0）：用電器正常工作的電壓。

12．額定功率（P0）：用電器在額定電壓下的功率。

13．實際電壓（U）：實際加在用電器兩端的電壓。

14．實際功率（P）：用電器在實際電壓下的功率。

當U > U0時，則P > P0 ；燈很亮，易燒壞。

當U < U0時，則P < P0 ；燈很暗，當U = U0時，則P = P0 ；正常發(fā)光。

（同一個電阻或燈炮，接在不同的電壓下使用，則有；如：當實際電壓是額定電壓的一半時，則實際功率就是額定功率的1/4。例“220V100W”是表示額定電壓是220伏，額定功率是100瓦的燈泡如果接在110伏的電路中，則實際功率是25瓦。）

15．焦耳定律：電流通過導體產(chǎn)生的熱量，與電流的平方成正比，與導體的電阻成正比，與通電時間成正比。

16．焦耳定律公式：Q=I2Rt，（式中單位Q→焦；I→安(A)；R→歐(Ω)；t→秒。）

17．當電流通過導體做的功(電功)全部用來產(chǎn)生熱 量(電熱)，則有W=Q，可用電功公式來計算Q。（如電熱器，電阻就是這樣的。）

1．家庭電路由：進戶線→電能表→總開關(guān)→保險盒→用電器。

2．兩根進戶線是火線和零線，它們之間的電壓是220伏，可用測電筆來判別。如果測電筆中氖管發(fā)光，則所測的是火線，不發(fā)光的是零線。

3．所有家用電器和插座都是并聯(lián)的。而開關(guān)則要與它所控制的用電器串聯(lián)。

4．保險絲：是用電阻率大，熔點低的鉛銻合金制成。它的作用是當電路中有過大的電流時，保險產(chǎn)生較多的熱量，使它的溫度達到熔點，從而熔斷，自動切斷電路，起到保險的作用。

5．引起電路中電流過大的原因有兩個：一是電路發(fā)生短路；二是用電器總功率過大。

6．安全用電的原則是：①不接觸低壓帶電體；②不靠近高壓帶電體。

在安裝電路時，要把電能表接在干路上，保險絲應接在火線上（一根足夠）；控制開關(guān)應串聯(lián)在干路

第三篇：初中電功率知識點總結(jié)

電功率是用來表示消耗電能的快慢的物理量，下面是小編為大家整理的關(guān)于初中電功率的知識點總結(jié)，歡迎大家的閱讀。

電功率知識點總結(jié)

1．電功（W）：電流所做的功叫電功，2．電功的單位：國際單位：焦耳。常用單位有：度（千瓦時），1度=1千瓦時=3.6×106焦耳。

3．測量電功的工具：電能表（電度表）

4．電功計算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）。

5．利用W=UIt計算電功時注意：①式中的W.U.I和t是在同一段電路；②計算時單位要統(tǒng)一；③已知任意的三個量都可以求出第四個量。

6.計算電功還可用以下公式：W=I2Rt；W=Pt；W=UQ（Q是電量）；

7.電功率（P）：電流在單位時間內(nèi)做的功。單位有：瓦特(國際)；常用單位有：千瓦(kW),毫瓦(mW)

8.計算電功率公式：P=W/t=U.I（式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）

9．利用P=W/t計算時單位要統(tǒng)一，①如果W用焦、t用秒，則P的單位是瓦；②如果W用千瓦時、t用小時，則P的單位是千瓦。

10．計算電功率還可用右公式：P=I2R和P=U2/R

11．額定電壓（U0）：用電器正常工作的電壓。

12．額定功率（P0）：用電器在額定電壓下的功率。

13．實際電壓（U）：實際加在用電器兩端的電壓。

14．實際功率（P）：用電器在實際電壓下的功率。

當U>U0時，則P>P0；燈很亮，易燒壞。

當U當U=U0時，則P=P0；正常發(fā)光。

15．焦耳定律：電流通過導體產(chǎn)生的熱量，與電流的平方成正比，與導體的電阻成正比，與通電時間成正比。

16．焦耳定律公式：Q=I2Rt，（式中單位Q→焦；I→安(A)；R→歐(Ω)；t→秒。）

17．當電流通過導體做的功(電功)全部用來產(chǎn)生熱量(電熱)，則有W=Q，可用電功公式來計算Q。（如電熱器，電阻就是這樣的。）

串聯(lián)電路

P（電功率）U（電壓）I（電流）W（電功）R（電阻）t（時間）

電流處處相等 I1=I2=I總（電流處處相等且等于總電流）

總電壓等于各用電器兩端電壓之和 U總=U1+U2（總電壓等于各部分電壓之和）

總電阻等于各電阻之和 R總=R1+R2

總電功等于各電功之和 W總=W1+W2.....+Wx

分壓原理 U1：U2=R1：R2 =P1：P2

串聯(lián)電路比例關(guān)系

W1：W2=R1：R2=U1：U2 =P1：P2=Q1:Q2

總功率等于各功率之和 P總=P1+P2.....+Px 或U^2/R1+R2.....+Rx

電流與電功率和電壓之間的關(guān)系：I=P/U

額定功率比實際功率等于額定電壓比實際電壓的平方 Pe/Ps=（Ue/Us）的平方

并聯(lián)電路

總電流等于各支路電流之和 I總=I1+I2

各處電壓相等 U1=U2=U總

總電阻等于各電阻之積 ：各電阻之和 R總=（R1*R2）/（R1+R2）1/R=1/R1+1/R2

總電功等于各電功之和 W總=W1+W2+......+Wx

分流原理 I1：I2=R2：R1=W1：W2=P1：P2

總功率等于各功率之和 P總=P1+P2 或U^2/R總

并聯(lián)電路比例關(guān)系

I1：I2=P1：P2=R2：R1

總功率等于各功率之和 P總=P1+P2 或U^2/R

總電流的求法：I=P/U

⑶同一用電器的電功率

W1：W2=R2：R1=I1：I2 =P1：P2=Q1:Q2

電壓相同時，越串聯(lián)總功率越小，越并聯(lián)總功率越大

推導：①當電路中只有一個電阻時，總功率為 P總=U^2/R

②當電路中有兩電阻并聯(lián)或串聯(lián)時，設(shè)電阻相等。則兩電路總功率分別為

并聯(lián)時 P總=U^2（R1+R2）/R1*R2

串聯(lián)時 P總=U^2/R總（串聯(lián)R總=各電阻阻值之和）

③當電路中電壓相同時，因為 R1+R2(串聯(lián)總電阻）>R（單個電阻）>R總（并聯(lián)總電阻）

所以 P并>P單個電阻>P串這時，還有另一個結(jié)論。電壓相同，串聯(lián)時功率小的燈泡亮，并聯(lián)時功率大的燈泡亮

第四篇：電功率專題―題型總結(jié)要點

電功率專題—題型總結(jié) 關(guān)于公式P=W/t 兩套單位：

1、有一種電飯鍋，標有220V.600W字樣。工作2小時消耗多少電能？一度電可供40W 電燈工作多長時間？

電能表：

2、有一電能表的表盤上標有3000r/kw.h字樣將一個用電器單獨接入電路中，正常1min 表盤轉(zhuǎn)了15轉(zhuǎn)。求這個用電器的額定功率？

3.某家用電能表上標有“220V 5A 3000R /kW h”的字樣，當家中用電器全部工作時，電能表1min 內(nèi)轉(zhuǎn)了45轉(zhuǎn)．由此可估算出該家所有用電器的總功率為__________W；若該家全部用電器工作時的總電流不超過電能表的額定電流，還可以再增加________W以下的用電器．

關(guān)于公式P=UI＝U 2/R＝I 2R

4、一盞標有“6V 3w”的小燈，接在6V 電壓下工作，通過燈絲的電流多大？燈絲的電阻多大？把該燈直接接在4V 電壓下工作，實際功率是多大？

5、有一電爐正常工作時的電功率為P，當把電爐絲用拉線機均勻拉長為原來的2倍后，再接入原來的電路中，電爐的功率為（）

A ．等于P /4 B ．等于2P C ．等于P /2 D ．等于P 6．將標有“3V 1.5W ”字樣的小燈泡L 1與額定電壓為6V 的小燈泡L 2并聯(lián)接在電源上, L1正常發(fā)光, L2較暗, 此時干路中的總電流為1.1A、則L 1正常發(fā)光時通過的電流為___________A;L2的電阻值為________Ω。若將L

1、L 2串聯(lián)到另一可調(diào)的電源上, L2的最大功率為_________W

7、為了使電爐消耗的電功率減小到原來的一半，應該采用的措施是[ ]

A ．使電流減半． B ．使電壓減半． C ．使電爐的電阻減半． D ．使電壓和電爐的電阻各減一半

關(guān)于公式P ＝U 2/R和P ＝I 2R 的選擇

8、問答題：電燈燈絲斷了以后將電燈取下，搖晃幾把燈絲搭接上后，接入原來的中發(fā)現(xiàn)燈變得更亮，解釋這一現(xiàn)象。

9、為什么電爐絲熱的發(fā)紅，而與它相連的導線卻不熱？ *關(guān)于比例問題

10、電阻R1和R2的阻值之比為2：3把它們串聯(lián)在電路中通電10s，則它們兩端的電壓之比為 通過的電流之比為 電功率之比為 消耗電能之比為 放出熱量之比。若把它們并聯(lián)在電路中通電10s，則它們兩端的電壓之比為 通過的電流之比為 電功率之比為 消耗電能之比為 放出熱量之比。

11、甲燈標有“220V 60W”、乙燈標有“220V 100W ”字樣，如果兩燈泡鎢絲長短一樣，則鎢絲較粗的是 燈，如果 將兩燈串聯(lián)在220V 的電源上，使用相同時間，甲、乙兩燈消耗的電能之比是。

12．標有“6V 6W ”和“6V 3W ”的燈泡L 1和L 2串聯(lián)接在6V 電源上，設(shè)燈絲電阻不變，則(A ．燈L

1、L 2通過的電流之比為2：1 B ．燈L

1、L 2的實際功率之比為2：1 C ．電源電壓為12V 時，L

1、L 2均正常發(fā)光 D ．電源電壓為9V 時，L 2正常發(fā)光

亮度問題 13、220V 40W、110V 40W、36V 40W 三盞電燈都正常發(fā)光，它們的亮度情況是亮；若三燈并聯(lián)則 最亮。

14、把標有“6v 6W”的L 1燈和標有“6V 3W”的L 2燈串聯(lián)，接在6V 的電源上，則（）

A、兩燈一樣亮 B、L 1比L 2亮 C、11比L 2暗 D、兩燈都能正常發(fā)光

15、兩燈額定電壓相同，串聯(lián)后甲燈比乙燈亮。則 *關(guān)于最大電壓或電流

16、“6V ３W ”和“９V ３W ”兩燈串聯(lián)接入電路中，則這個串聯(lián)電路兩端的最大電壓為

若將兩燈并聯(lián)接入電路中，干路最大電流為。

17、將標有“6V 3W”和“6V 9W”的兩盞燈串聯(lián)在電路中，并使其中一盞燈正常發(fā)光，則加在電路兩端電壓是；此時兩燈的實際功率各為 W 和 W ．

*分壓電阻問題

18、有一個標有“8V，2W ”的小燈泡，如果接到12V 的電源上必須如何聯(lián)接一個阻值多大的電阻？才能使小燈泡正常發(fā)光，此時這個電阻上消耗的電功率是多少？

關(guān)于電熱： 純電阻電路：

19、把一根阻值為484Ω的電爐絲接到照明電路上, 通電時間240S , 則它放出 J 的熱, 若將此電爐絲截去一半長度, 將剩余部分再接入該照明電路上要它放出同樣多的熱量, 通電時間為 S ．

**非純電阻電路：

20、有一臺電動自行車，電動機上標有36V，24W 字樣線圈的電阻為3Ω則正常工作10min 求：1）電動機消耗的電能；２）工作過程中產(chǎn)生的熱淚盈眶３）這個電動機的效率。４）若電動機由于故障“抱死”不轉(zhuǎn)了，電動機就很容易燒壞，則“抱死”不轉(zhuǎn)是通電10min 產(chǎn)生了多少熱？

21、輸電線的電阻共1.0Ω，輸送的電功率是100kW ．用400V 的低電壓送電，輸電線上發(fā)熱損失的功率是多少？改用10000V 高壓送電，又是多少？

**關(guān)于加熱保溫檔

22、如圖是一個電飯鍋的電路圖，這種電飯鍋有加熱保溫兩個檔位。分別為220V2000W 和220V200W（功率都是電路的總功率）則當開關(guān)閉合時是 檔。求R1、R2的阻值。

23、右圖是一種恒溫式電烙鐵的電路圖，在不用電烙鐵焊按時，斷開開關(guān)S，使它處于保溫

狀態(tài)；需要焊接時，閉合開關(guān)S 就能很快達到焊接溫度．若電烙鐵的規(guī)格是“220V 40W ”，且R ′=R ．則保溫時電路消耗的總功率為（）A ．20W B ．40W C ．60W D ．80W **開關(guān)通斷導致電路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化 24.如圖所示，當開關(guān)1S 閉合時，電流表○

A 的示數(shù)為A I 11=；開關(guān)1S、2S 同時閉合時，電流表○

A 的示數(shù)為A I 5.12=。已知電阻Ω=121R，求：(1電源的電壓；(2電阻2R 的大?。?3電阻2R 的電功率。

25．如圖所示電路中，小燈泡L 標有“6 V 6 W”字樣，R2=3Ω，當S1、S2都閉合時，電流表示

數(shù)為1．2 A，這時小燈泡L 正常發(fā)光，求：(1電源電壓U ；(2電阻R 1的阻值；

(3當S

1、S 2都斷開時，小燈泡L 消耗的功率．

26、如圖電路中，已知R 1的阻值是12Ω，當閉合S 2，斷開S 1和S 3時，電流表示數(shù)是0.5A，燈L 的實際功率是其額定功率的4 1。當斷開S 2，閉合S

1、S 3時，燈L 剛好能正常發(fā)光。求燈的額定電壓和額定功率。（燈的電阻值保持不變）

**滑動變阻器導致電路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化

27、將“PZ220－100”的燈泡與總電阻是121Ω的滑動變阻器串聯(lián)起來，接到220V 的電源上，如圖

所示，調(diào)整滑動變阻器的阻值時，可使電燈的功率在多大范圍內(nèi)變化？

28、在圖所示電路中，燈泡L 標有“6V 3W ”字樣，滑動變阻器最大阻值R 1＝12Ω，先

閉合S 1，將滑動變阻器滑片P 滑至左端，此時燈泡L 正常發(fā)光．問：（1）電源電壓是多大？燈泡L 正常發(fā)光時的電阻是多大？

（2）再閉合S 2，電流表示數(shù)為0.8A，此時R 2的電功率是多大？（3）斷開S 2，當滑片P 滑至右端時，燈泡L 的實際功率是多大？

29、如圖所示電路，滑動變阻器R 2的阻值范圍為0～15Ω。當滑片P 分別移動到a、b 兩端時，R 1消耗的功率之比為9:4，滑片P 移動到a 端時電流表的示數(shù)為0.3A。求：

①R 1的阻值；②滑片P 移動到b 端時電壓表的示數(shù)。**電功率實驗問題：

30．在測定小燈泡額定功率的實驗中(所用燈泡的額定電壓U 0=3.8V：（1）王強小組采用圖18所示的方案，這種測量方法叫做_________；測量時發(fā)現(xiàn)閉合開關(guān)后，無論怎樣移動滑片

P，燈都不亮，電流表示數(shù)始終為0，電壓表示數(shù)約為6V，則電路中出現(xiàn)的故障可能是：___________；排除故

障后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，直到電壓表的示數(shù)為3.8V，此時電流表示數(shù)如圖19所示，則小燈泡的額定功率為

_______W；

(2姚遠小組設(shè)計了另一種實驗方案(其中電源電壓未知，電阻R 的阻值已知 ： 實驗步驟：

①電路如圖所示，請你按電路圖在圖21中用筆畫線連好電路； ②開關(guān)S 撥到位置1，移動滑片P 至任一位置，讀出電流表示數(shù)I 1；

③開關(guān)S 撥到位置2，滑片P 位置不動，讀出電流表示數(shù)I 2。數(shù)據(jù)處理：

先算出了燈泡的電阻R L =________（請你用所測的物理量表示），再根據(jù)L R U P 200，計算出燈的額定功率。他們按此方案測量，發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果與真實值相差較大，原因是：_________________________。仔細分析后，他們認為要準確測出燈泡的額定功率，只需將上述步驟2改為_________________________。

31.在用電壓表、電流表測量小燈泡電功率的實驗中，燈泡上標有“2.5V ”的字樣。

（1 小紅根據(jù)電路圖連接了如圖11所示的實驗電路，小剛檢查后發(fā)現(xiàn)有一根導線連接有錯誤。請你在這根導線上打

“×”，并用筆畫線代替導線，畫出正確的連線。

(2）電路改正后，小紅閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，而電壓表示數(shù)接近3V，取下燈泡，兩表的示數(shù)仍

不變。出現(xiàn)故障的原因可能是。

(3）故障排除后，開始進行實驗，小剛根據(jù)測出的數(shù)據(jù)，在圖12中畫出了小燈泡電流電壓變化的關(guān)系圖像。由圖可

以判斷，小燈泡的額定功率為 W。

(4）根據(jù)圖12還可以判斷，小燈泡燈絲的電阻隨電壓的增大逐漸，原因是。2 b 能力提高

1.一個標有“6V 6W”的燈泡與一個9歐的電阻串聯(lián)后接入電壓恒定的電路，燈泡正常發(fā)光，求電源電壓。

2.有一個標有“8V，2W ”的小燈泡，如果接到12V 的電源上必須如何聯(lián)接一個阻值多大的電阻？才能使小燈泡正常發(fā)光，此時這個電阻上消耗的電功率是多少？

3.一用電器上標有2V，0.5W ；現(xiàn)在手邊只有電壓為6V 的電源，若要把用電器接在該電源上，并使它能正常工作，需要

一個多大阻值的電阻與用電器串聯(lián)？該電阻消耗的電功率是多少？

4.現(xiàn)有兩個小燈泡，上面分別標有“6V 1.2W”和“12V 6W”字樣，如果把這兩個燈泡串聯(lián)起來，為了使其中一個燈泡持

續(xù)正常發(fā)光，那么加在串聯(lián)電路兩端的電壓是多少？

5.有一只小燈泡，將它與2Ω的電阻串聯(lián)后，接入8V 的電源上，小燈泡恰能正常發(fā)光，這時小燈泡消耗的電功率是8W，求小燈泡正常發(fā)光時的電阻。

6.把標有“6V，3W ”和“8V，2W ”的兩用電器，串聯(lián)后接入某電路中，要求其中至少有一個用電器能正常工作，該電

路兩端的電壓應是多少？

7.一只標有“PZ220－40”和一只標有“PZ220－100”的燈泡，若：(1把它們并聯(lián)在220V 的電源上，問哪盞燈亮些？(2 把它們串聯(lián)在220V 的電源上，哪盞燈亮些？

8.要將一?！?20V，15W 的燈泡接在380V 的電路上，為使燈泡還能安全發(fā)全，可采用的方法是如果是：（）

A 串聯(lián)一保“220V，60W ”的燈泡；B 串聯(lián) 一只“220V，15W ”的燈泡； C 并聯(lián)一只“220V，60W ”的燈泡；D 并聯(lián)一保“220V，15W ”的燈泡。9.一個小燈泡與一個5Ω的電阻串聯(lián)后，接在10V 的電源上，這時小燈泡恰好正常發(fā)光，小燈泡的功率為5W，求小燈泡正常發(fā)光時的電阻和它的額定電壓。

第五篇：電功率教案

電功率

教學目的：

1、認識電功率的概念；

2、指導電功率的相關(guān)公式和單位；

3、認識用電器的額定功率和實際功率；

4、會測量燈泡的電功率。

教學過程：

復習電能表的用處：測量電路中消耗電能的多少。兩個電能表比較，會發(fā)現(xiàn)什么問題呢？ 不同用電器使用時，電能表閃爍快慢不同，說明什么呢？ 用電器消耗電能快慢不同，即電流做功快慢不同。為了描述電流做功快慢，引入了電功率這個物理量。認識一下電功率：

1、意義：

2、定義：

3、公式：

*公式的變形可以在黑板上推導。（以便后面的計算）

解釋1kWh的含義：電功率為1kW的用電器工作1h消耗的電能。

W=Pt有兩套單位可以適用。W=UIt只有一套單位。*

4、單位：國際單位，常用單位

過渡：電功率是描述用電器的，那家用電器的電功率大概什么數(shù)量呢？我們展示一下同學們搜集的成果。

我們把說明書上所標電壓和電功率進行分類，為小、中、大電功率。對常見的家用電器有個初步認識。

說明書上的電壓和電功率稱為額定電壓和額定功率。如：微波爐的說明書，能獲得哪些信息呢？

*解釋：額定輸入功率是指微波爐正常工作時從電路中輸入的功率；微波輸出功率是指微波爐正常工作時所產(chǎn)生的微波的功率。兩者之差就是被電路自身消耗掉了。商家宣傳時為了體現(xiàn)節(jié)能，可能會用微波輸出功率代替輸入功率。* 利用黑板上所列公式進行簡單計算。

（延伸：當初學習電流時，有各個用電器正常工作時的電流，現(xiàn)在有了額定功率，就可以通過計算知道了額定電流，即電壓一定時，額定功率越大的用電器正常工作時的電流越大。）下面來個實戰(zhàn)練習：測量小燈泡的額定功率和實際功率。閱讀課本，然后回答我的問題：

1、原理：

2、實驗器材：

3、實驗電路：

4、實驗內(nèi)容：測量不同電壓下的電功率，同時觀察燈泡的亮度。

完成書上的表格內(nèi)容。電源由我提供，其他器材用自己的。開始實驗，實驗數(shù)據(jù)得出后，再獨立完成結(jié)論部分的內(nèi)容。

解釋：燈泡的亮度由什么決定？白熾燈是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能并進而轉(zhuǎn)化為光能的裝置，在相同時間內(nèi)，電流所做功越多，燈泡獲得的內(nèi)能越多，燈泡就越亮。因此，燈泡的亮度由燈泡的實際功率決定，而不是由電壓或電流單獨決定。

分析與交流：實際電壓大于額定電壓，實際功率大于額定功率；

實際電壓等于額定電壓，實際功率等于額定功率； 實際電壓小于額定電壓，實際功率小于額定功率。

額定電壓和額定功率是不變的，無論實際電壓多大。實際功率有無數(shù)種可能。今天我們學習了哪些內(nèi)容呢？回顧復習一下：

1、電功率的概念；

2、電功率的相關(guān)公式及變形公式，會進行簡單計算；

3、測定用電器電功率的方法；

4、了解實際功率和額定功率的聯(lián)系與區(qū)別。