云南农业大学_新能源考试题3

第 1 页 共 12 页1. 一次能源是指直接取自 自然界没有经过加工转换 的各种能量和资源。2. 二次能源是指 由一次能源经过加工转换以后得到 的能源产品。3. 终端能源是指供给 社会生产 、 非生产 和 生活中 直接用于消费的各种能源。4. 典型的光伏发电系统由 光伏阵列、蓄电池组、控制器、电力电子变换器 和 负载 等组成。5. 光伏发电系统按电力系统终端供电模式分为 独立光伏发电系统 和 并网 光伏发电系统。6. 风力发电系统是将 风能 转换为 电能， 由 机械、 电气 和 控制 3 大系统组合构成。7. 并网运行风力发电系统有 恒速恒频方式 和 变速恒频方式 两种运行方式。8. 风力机又称为风轮，主要有 水平轴风力机 和 垂直轴 风力机。9. 风力同步发电机组并网方法有 自动准同期并网 和 自同步并网 。10. 风力异步发电机组并网方法有 直接并网 、降压并网 和 晶闸管软并网 。11. 风力发电的经济性指标主要有 单位千瓦造价 、 单位千瓦时投资成本、 财务内部收益率 、 财务净现值 、 投资回收期 和 投资利润率 。12. 太阳的主要组成气体为 氢 和 氦 。13. 太阳的结构从中心到边缘可分为 核反应区 、 辐射区 、 对流区、和 太阳大气。14. 太阳能的转换与应用包括了太能能的 采集、 转换、 存储、 传输 与 应用 。15. 光伏发电是根据 光生伏特效应原理，利用 太阳电池 将 太阳光能 直接转化为电能。16. 光伏发电系统主要由 太阳电池组件 、 中央控制器 充放电控制器 逆变器 、和 蓄电池 蓄能元件及辅助设备 3 大部分组成。17. 太阳电池主要有 单晶硅太阳电池 、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、碲化镉太阳电池 与 铜铟硒太阳电池 5 种类型。18. 生物质能是 绿色植物 通过 叶绿素 将 太阳能 转化为 化学能 而储存在生物质内部的能量。19. 天然气是指地层内自然存在的以 碳氢化合物 为主体的可燃性气体。20. 燃气轮机装置主要由 燃烧室 、 压气机 和 轮机装置 3 部分组成。21. 自然界中的水体在流动过程中产生的能量，称为 水能 ，它包括 位能 、 压能 和动能 3 种形式。第 2 页 共 12 页22. 水能的大小取决于两个因素： 河流中水的流量 和 水从多高的地方流下来。23. 简述能源的分类？答：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水力、核能、电能、太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能、核聚变能。还可以分为：一次能源、二次能源、终端能源，可再生能源、非可再生能源，新能源、常规能源，商品能源、非商品能源。24. 什么是一次能源？答：一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源。25. 什么是二次能源？答：二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品。26. 简述新能源及主要特征。答：新能源是指技术上可行，经济上合理，环境和社会可以接受，能确保供应和替代常规化石能源的可持续发展能源体系。广义的新能源包含两个方面 :1、新能源体系包括可再生能源和地热能，氢能，核能； 2、新能源利用技术，包括高效利用能源，资源综合利用，替代能源，节能等。27. 简述分布式能源及主要特征。答：由下列发电系统组成，这些系统能够在消费地点或很近的地方发电，并具有：高效的利用发电产生的废能生产热和电； 现场端的可再生能源系统； 包括利用现场废气、废热及多余压差来发电的能源循环利用系统。特征：高效性；环保性；能源利用的多样性；调峰作用；安全性和可靠性；减少国家输配电投资；解决边远地区供电。28. 简述风产生的原理。答：风是地球上的一种自然现象，是太阳能的一种转换形式，它由太阳辐射热和地球自转、公转和地表差异等原因引起的，大气是这种能源转换的媒介。地球表面被大气层所包围， 当太阳辐射能穿越地球大气层照射到地球表面时， 太阳将地表的空气加温，空气受热膨胀后变轻上升， 热空气上升冷空气横向切入， 由于地球表面各处受热不同，使大气产生温差形成气压梯度，从而引起大气的对流运动，风是大气对流运动的表现形式。29. 简述风力发电机组的分类。答：从风轮轴的安装形式上：水平轴、垂直轴；按功率：微型、小型、中性、大型；按运行方式：独立运行、并网运行。30. 简述变速恒频风力发电系统的控制策略。答：低于额定风速时，跟踪最大风能利用系数，以获得最大能量；高于额定风速时，跟踪最大功率，并保持输出功率稳定。第 3 页 共 12 页31. 风力同步发电机组的并网条件有哪些？答：波形相同、幅值相同、频率相同、相序相同、相位相同。32. 影响风力发电场发电量的因素主要有哪些？答：风电场的风能资源；风电场风力发电机的排列应合理；发电机的选型；风力发电场的运行管理水平。33. 简述光伏发电系统的孤岛效应。答：当分散的电源如光伏发电系统从原有的电网中断开后，虽然输电线路已经断开，但逆变器仍在运行，逆变器失去了并网赖以参考的公共电网电压，这种情况称之为孤岛效应。34. 简述光伏发电系统的最大功率点跟踪控制。答：是实时检测光伏阵列的输出功率，采用一定的控制算法预测当前工作状态下光伏阵列可能的最大功率输出，通过改变当前的阻抗来满足最大功率输出的要求，使光伏系统可以运行于最佳工作状态。35. 生物质能通常包括哪六个方面？答： 1、木材及森林废弃物； 2、农作物及其废弃物； 3、水生植物； 4、油料植物； 5、城市和工业有机废弃物； 6、动物粪便。36. 利用生物质能主要有哪几种方法？答： 1、直接燃烧方式； 2、物化转换方式； 3、生化转换方式； 4、植物油利用方式。37. 简述我国发展和利用生物质能源的意义。答： 1、拓宽农业服务领域、增加农民收入； 2、缓解我国能源短缺、保证能源安全；3、治理有机废弃物污染、保护生态环境； 4、广泛应用生物技术、发展基因工程。38. 简述我国生物质能应用技术主要哪几个方面发展？答： 1、高校直接燃烧技术和设备； 2、薪材集约化综合开发利用； 3、生物质能的液化、气化等新技术开发利用； 4、城市生活垃圾的开发利用； 5、能源植物的开发。39. 简述燃气轮机的工作原理。答：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料喷入燃烧室 与高温压缩空气混合，在高压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工，推动动力叶片高速旋转，废气排入大气中或再加利用。40. 小型燃气轮机发电的主要形式有哪几种？答： 1、简单循环发电； 2、前置循环热电联产或发电； 3、联合循环发电或热电联产；4、整体化循环； 5、核燃联合循环； 6、燃机辅助循环； 7、燃起烟气联合循环； 8、燃气热泵联合循环； 9、燃料电池——燃气轮机联合循环。第 4 页 共 12 页41. 我国水力资源有哪些特点？答： 1、水力资源总量较多，但开发利用率低； 2、水力资源地区分布不均，与经济发展不匹配； 3、大多数河流年内、年际径流分布不均； 4、水力资源主要集中于大江大河，有利于集中开发和规模外送。42. 典型的水电站主要由哪几部分组成？1、水工建筑物：包括大坝，引水建筑物和泄水建筑物 2、水轮发电机组：水轮机，发电机，主轴及控制系统等 3、厂房：生产发电，输电和生活的建筑 4、变电所：包括变压器和各种开关控制设备等 5、输电线43. 分析双馈异步发电机变速恒频风力发电系统的工作原理。图 1 双馈异步发电机变速恒频风力发电系统答： 工作原理可概括： 发电机的定子直接连接在电网上， 转子绕组通过集电环经 AC-AC 或 AC-DC-AC变频器与电网相连，通过控制转子电流的频率、幅值、相位和相序实现变速恒频控制。为了实现变速，当风速变化时，通过转速反馈系统控制发电机的电磁转矩。使发电机转子转速跟踪风速的变化，以获得最大风能。 为实现恒频输出，当转子的转速为 n 时， 因定子电流的频率 f1=pn/60± f2， 由变频器控制转子电流的频率 f2，以维持 f1 恒定。当发电机转子转速低于同步速时，发电机运行在亚同步状态，此时定子向电网供电，同时电网通过变频器向向转子供电，提供交流励磁电流；当发电机转子转速高于同步速时，发电机运行在超同步状态，定，转子同时向电网供电；当转子转速等于同步转速时，发电机运行在同步状态， f2=0 ，变频器向转子提供直流励磁，定子向电网供电，相当于一台同步发电机。44. 从广义化概念讲，新能源利用主要包括哪 3 个方面的内容？答： 1）综合利用能源。以提高能源利用效率和技能为目标，加快转变经济增长方式。 2）控增风 双 馈 式变速恒转子电网定子电压电变驱动驱动基于微处理器的第 5 页 共 12 页替代能源。以发展煤炭洁净燃烧技术和煤制油产业为目标，降低对石油进口的依赖。 3）新能源转换。大力发展以可再生能源为主的新能源利用体系，调整、优化能源结构。45. 分析笼型异步发电机变速恒频风力发电系统的工作原理。增速器交 - 直 - 交变频器笼型异步发电机 电网图 2 笼型异步发电机变速恒频风力发电系统答： 其定子绕组通过 AC — DC— AC 变频器与电网相连， 变速恒频策略在定子电路中实现。 当风速变化时，发电机的转子转速和发电机发出的电能的频率随着风速的变化而变化，通过定子绕组和电网之间的变频器将频率变化的电能转换为与电网频率相同的电能。46. 分析同步发电机的变速恒频风力发电系统的工作原理。 （图 3-44）P WPa同步发电机风轮 I f电网交 -直 -交变频器图 3 同步发电机变速恒频风力发电系统答：为了解决风力发电机中的转子转速和电网频率之间的刚性耦合问题，在同步发电机和电网之间加入AC— DC — AC 变频器，可以使风力发电机工作在不同的转速下，省去调速装置。而且可通过控制变频器中的电流或转子中的励磁电流来控制电磁转矩，以实现对风力机转速的控制，减小传动系统的应力，使之达到最佳运行状态。其中 Pw 为风力机的输入功率； Pa 为发电机的输入功率； If 为励磁电流。47. 分析无刷双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统的工作原理。答：磁场调制型无刷双馈异步发电机的定子中的功率绕组直接与电网相连，控制绕组通过变频器与电网相连。 图中 P*和 Q* 分别为有功功率和无功功率的给定值； 功率控制器根据功率给定与反馈值及频率检测信号按一定的控制规则输出频率和电流的控制信号。无刷双馈发电机的转子的转速随风速的变化而变化，以保证系统运行在最佳工况下，提高风能转化的效率。当发电机的转速变化时，由变频器来改变控制绕组的频率，以使发电机的输出频率与电网一致。第 6 页 共 12 页增速箱风速风轮BDFM 变频器电网功率控制器功率测量ppP*f pf cpcf 2f c* ic*PQQ*图 4 无刷双馈异步变速恒频风力发电系统48. 试分析大功率点跟踪控制（ MPPT）的控制算法中扰动观察法的寻优过程，画出其控制流程。图 5 扰动观察法实现 MPPT 的过程答：根据光伏阵列工作时不间断地检测电压扰动量，即根据输出电压的脉动增量（ ± △ U）的输出规律，测得阵列当前的输出功率 Pd，而被储存的前一时刻输出功率被记忆为 Pj，若 Pd>Pj，则 U=U+ △ U；若Pd-I/U? U r-△ U U rUr+△ U U rdI=0? dI >0? U r-△ U U r Ur+△ U U rU b=U nIb=I n结束第 8 页 共 12 页图 典型的沼气内燃机发电系统的工艺流程答：构成沼气发电系统的主要设备有沼气发电机组、消化池粗气罐、供气泵、沼气锅炉、发电机和热回收装置。沼气经脱硫器由贮气罐供给燃气发电机组，从而驱动与沼气内燃机相连接的发电机而产生电力。沼气发电机组排出的冷却水和废气中的热量通过热回收装置进行回收后，作为沼气发生器的加温热源。从废水处理厂出来的污泥进入一次消化槽和二次消化槽， 在消化槽中产生的沼气首先经脱硫器进入球形贮气罐，然后由此输送入沼气发电装置中。作为发电机组燃料的沼气中甲烷的含量必须高于 50%，不必要进行二氧化碳的脱除，因为少量二氧化碳对发电机组有利，使其工作平稳，减少废气中有毒物的含量。从发电装置出来的废沼气进入热交换器中，将热量释放出来，用来加热进行厌氧发酵的污泥，从而提高沼气的发生率。51. 画出垃圾焚烧发电控制的系统框图，并分析其工作原理。答：控制系统中的总协调控制器需要对垃圾焚烧全过程进行控制，包括控制方式的确定，并将逆变器控制的方式下达逆变控制器，将燃烧状态和要求下达燃烧控制器，起到整体的协调作用。逆变控制器采集公司电网的电压和相位等信号，并控制三相 SPWM 逆变器，实现同步并网，将发动机所发出的交变电能换成与电网同频率、同相位的交流电后，通过逆变匹配变压器输送到公共供电网络。而燃烧控制器采集相关的垃圾焚烧炉的温度、锅炉温度与压力、蒸汽轮机的转速及工作状态，并控制焚烧炉排的进给速度，保持焚烧系统的稳定。52. 下图（图 6-4）所示为微型燃气发电机组控制与电源变换系统的总体结构，试分析介绍其系统组成和工作原理。储 气沼气沼气热水冷水污泥消化池加热蒸排气给水泵消音器交流发电冷 却供 气污泥投入软水池沼气发动消化沸热锅炉沼气锅炉蒸汽平衡箱给水预热蒸汽送出第 9 页 共 12 页图 微型燃气发电机组控制与电源变换系统的总体结构答：系统主要由微型燃机、燃料增压泵、中频发电机、大功率变频电源、蓄电池、双向 DC--AC变换器、 三相输出隔离变压器、 自动控制系统和人机监控操作界面等环节构成。 原理： 在开机启动阶段， 先断开断路器 K2 、 使用户负载与逆变电源变压器一次侧隔离， 闭合断路器 K1， 将 100kw三相 DC--AC 变换器的输出和发动机相连，利用 DC--AC 变换器将蓄电池的直流电逆变成三相中频交流电启动中频发电机，此时发动机工作在电动状态，驱动微型燃机涡轮起动； 100kw 的三相主 AC--DC 变换器采用晶闸管可控整流模式，起动时控制系统将晶闸管触发延迟角 a 推到 1800 ，使晶闸管处于截止状态， 100kw 三相 AC--DC 变换器停止变换，蓄电池通过双向 DC--AC 变换器向 100kw 三相 DC--AC 变换器提供直流电源， 由变换器把直流电逆变为 0~500Hz、 400V 的交流电，驱动发动机工作于电动运行模式， 带动微型燃机软起动。 起动结束后 K1 断开， 发动机从电动状态变为发电状态，输出 500~1200Hz 、 400~900V 的三相中频交流电至 100kw 三相 DC--AC 变换器；经 AC--DC 变换器可控整流为幅值恒定的直流电源，再经电容滤波后，由 100kw 三相主 DC--AC变换器将直流电压逆变换为 50Hz、 400V 的工频电源；待完成起动系统稳定工作后， K2 闭合，主DC--AC 逆变器通过三相隔离变压器将 50Hz、 400V 的工频电能提供给用户负载或并入公共电网；此后，双向 DC--AC 变换器从直流母线获取电能向蓄电池充电，蓄电池由放电转为充电蓄能状态，为下次起动储备能量。53. 试分析潮汐能发电原理。答：潮汐发电是利用潮差来推动水轮机转动，再由水轮机带动发动机发电。潮汐发电必须选择有利的海岸地形，修建潮汐水库，涨潮时蓄水，落潮时利用其势能发电。用户负载K1500-1200Hz 400-900v 100kw 三相 AC/DC 变换器50Hz/400v 100kw 三相变压器燃料阀燃料增压器电动机三相AC/DC 变换控制器DC/DC 可逆变电路燃机控制器3kWh540V 蓄电池三相 DC/AC 变频器变频控制微型燃机发电机400Hz/400v 100kw 三相 AC/DC 变换器人机操作界面燃料增压器电动机400Hz/400v 100kw 三相 AC/DC 变换器第 10 页 共 12 页图 潮汐过程线54. 阐述电力系统中无功补偿的作用及常用方法。答： 作用： 1) 减少电力损失 一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况， 其电力损耗约 2%～ 3%左右，使用无功功率补偿后提高了功率因数， 总电流降低， 可降低供电端与用电端的电力损失。 (2) 改善供电品质提高功率因数，减少负载总电流及电压降，提高供电设备容量的利用率。 延长设备寿命 改善功率因数后线路总电流减少，使接近或已经饱和的变压器、开关等机器设备和线路容量负荷降低，因此可以降低温升增加寿命。 方法： 低压个别补偿： 根据个别用电设备对无功功率的需要量将单台或多台低压无功补偿设备分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器；低压集中补偿：是指将低压无功补偿设备通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负载而直接控制无功补偿设备的投切；高压集中补偿 :是指无功补偿设备直接装在变电所 6~10kv 高压母线上的补偿方式1 能源按其来源分为哪四类？答：按来源分为四类：一是来自太阳的能量，包括太阳辐射能和间接来自太阳能的煤炭、生物能等；二是蕴藏于地球内部的地热能，三是各种核燃料，即原子核能；四是月亮、太阳等天体对地球的相互吸引所产生的能量，如潮汐能。2 阴极阳极和正极负极有何区别与联系？答：在原电池里称为正极、负极在电解池里称为阴极、阳极本质上是一样的，就是电子通过的两个电极3什么是燃料电池？燃料电池是一种把储存在燃料和氧化剂中的化学能等温地按电化学原理转化为电能的能量转换装置。燃料电池是由含催化剂的阳极、阴极和离子导电的电解质构成。燃料在阳极氧化氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路，产生电能而驱动负载工作。4简要说明燃料电池与其他电池的区别并简述燃料电池的优越性燃料电池与常规电池不同在于，它工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂通过电化学反应生成基 准 面高度落潮时低潮高时间潮涨潮差潮落高潮高涨潮时第 11 页 共 12 页水，并释放出电能，只要保持燃料供应，电池就会不断工作提供电能。优越性： 1 能源安全性2 国防安全性。燃料电池发电设备具有散布性的特质，它可让地区摆脱中央发电站 式的电力输配架构。3 高可靠度供电。燃料电池可架构于输配电网络之上作为备援电力，也可独立于电力网之外。4 燃料多样性。5 高效能。转换效率高6 免充电、无火花、低噪音、7 无废弃物处理问题8 机动性高5生物质能的开发和利用方式有哪些？除可以直接燃烧外，还可以经技术转化，生产沼气、制取乙醇、固体燃烧、发电等1发展新能源有何意义： ： ： ： 我国经济的迅速发展使得对能源的需求增加， 常规的化石能源供应不足的矛盾日益突出。 能源安全成为我国必须解决的战略问题。发展新能源和可再生能源十分紧迫，也是世界各发达国家竞相研究的热点课题之一。新能源与可再生能源不仅有利于解决和补充我国化石能源供应不足的问题，而且有利于我国改善能源结构，保障能源安全，保护环境，走可持续发展之路。开发利用新能源与可再生能源也是构建资源节约型与环境友好型社（一）、新能源和可再生能源是人类社会未来能源的基石，是化石能源的替代能源在当今的世界能源结构中，人类所利用的能源主要是石油、天然气和煤炭等化石能源。根据目前国际上通行的能源预测，石油资源将在 40年内枯竭，天然气资源将在 60年内用光，因此需要新能源（二）、新能源和可再生能源清洁干净、污染物排放很少，是与人类赖以生存的地球生态环境相协调的清洁能化石能源的大量开发和利用，是造成大气和其他类型环境污染与生态破坏的主要原因之一。化石能源的大量开发和利用，是造成大气和其他类型环境污染与生态破坏的主要原因之一。如何在开发和使用能源的同时，保护好人类赖以生存的地球生态环境，已经成为一个全球性的重大问题（三）新能源和可再生能源是世界不发达国家的 20多亿无电人口和特殊用途解决供电问题的现实能源迄今，世界上不发达国家还有 20多亿人口尚未用上电，其中我国约占 6000多万人。由于无电，这些人大多仍然过着贫困落后、日出而作、日落而息、远离现代文明的生活。这些地方，缺乏常规能源资源，但自然能源资源丰富，人口稀少，并且用电负荷不大，因而发展新能源和可再生能源是解决其供电问题的重要途径。总之，多元化的能源配置是解决我国能源问题的必由之路。可再生能源在我国蕴藏量丰富。开发利用新能源对我国的能源战略安全和环境、经济的可持续发展意义重大。2尽管新能源由于清洁、 可再生等优点而被公认为未来能源系统的主要支撑， 但是由于新能源技术仍处于发展的初期，其规模化的应用尚存在许多障碍。尤其在我国，无论在技术、规模、水平还是在发展速度上与发达国家相比仍存在较大差距。 1.成本障碍：多数新能源和可再生能源技术发电成本过高和市场容量相对狭小，构成了中国可再生能源发展中难以克服的症结。 2.技术障碍：我国新能源和可再生能源技术的总体第 12 页 共 12 页水平不高，且大多数处于初级阶段，大部分可再生能源产品的生产厂家规模小、过于分散、集约程度低，工艺落后，产品质量不稳定。 3.产业障碍：相对薄弱的制造业使可再生能源设备制造的本地化和商业化进程严重受阻，这也是中国可再生能源成本过高和市场发育滞后的重要因素之一 4.融资障碍：各级政府对新能源和可再生能源的投入少，业主单位缺少融资能力。 5.政策障碍 :缺少具体的办法或者说缺少相应的运行机制来达到政策目标，严重降低了政策效果。 6体制障碍：长期以来，我国新能源工作分散在多个部门，政出多门，各级管理协调性差，造成管理混乱