太陽能光伏發(fā)電試題及答案.docx

一、選擇題1. 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，_A_指在電網失電情況下，發(fā)電設備仍作為孤立電源對負載供電這一現(xiàn)象。 A孤島效應 B. 光伏效應 C充電效應 D. 霍爾效應2. 某單片太陽電池測得其填充因子為77.3%，其開路電壓為0.62V，短路電流為5.24A,其測試輸入功率為15.625W，則此太陽電池的光電轉換效率為_A_。A16.07%B.15.31% C.16.92%D.14.83%3. 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽電池組件表面被污物遮蓋，會影響整個太陽電池方陣所發(fā)出的電力，從而產生_D_。A 霍爾效應 B. 孤島效應 C充電效應 D. 熱斑效應4. 下列表征太陽電池的參數(shù)中，哪個不屬于太陽電池電學性能的主要參數(shù)_D_。A開路電壓B.短路電流 C.填充因子D.摻雜濃度5. 蓄電池的容量就是蓄電池的蓄電能力，標志符號為C，通常用以下哪個單位來表征蓄電池容量_D_。A安培B.伏特 C.瓦特D.安時6. 蓄電池使用過程中，蓄電池放出的容量占其額定容量的百分比稱為_D_。A自放電率 B. 使用壽命 C放電速率 D. 放電深度7. 太陽電池是利用半導體_C_的半導體器件。A光熱效應 B.熱電效應 C.光生伏打效應 D.熱斑效應8. 在衡量太陽電池輸出特性參數(shù)中，表征最大輸出功率與太陽電池短路電流和開路電壓乘積比值的是_B_。A轉換效率B.填充因子C.光譜響應D.方塊電阻9. 太陽電池單體是用于光電轉換的最小單元，其工作電壓約為_A_mV，工作電流為2025mA/cm2。A400500 B.100200 C200300 D.800900二、填空題1. 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，沒有與公用電網相連接的光伏系統(tǒng)稱為 離網（或獨立） 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)；與公共電網相連接的光伏系統(tǒng)稱為 并網（或聯(lián)網） 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。2. 根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)使用的要求，可將蓄電池串并聯(lián)成蓄電池組，蓄電池組主要有三種運行方式，分別為循環(huán)充放電制、定期浮充制、 連續(xù)浮充制 。3. 太陽能光伏控制器主要由開關功率器件、控制電路和其他基本電子元件組成。4. 太陽電池的測量必須在標準條件（STC）下“歐洲委員會”定義的101號標準，其條件是光譜輻照度為_1000_W/m2、光譜為_AM_1.5_、電池溫度為25。5. 硅基太陽電池有單晶硅太陽電池、多晶硅太陽電池以及非晶硅太陽電池等。通常情況其光電轉換效率最高的是_單晶硅_太陽電池，光電轉換效率最低的是_非晶硅_太陽電池。6. 太陽能利用的基本方式可以分為四大類，分別為_光熱效應/發(fā)電_、_光電效應/光伏發(fā)電_、光化學利用以及光生物利用。7. 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)絕緣電阻的測量包括_太陽電池方陣_的絕緣電阻測量、功率調節(jié)器絕緣電阻測量以及_接地電阻_的測量。8.蓄電池放電時輸出的電量與充電時輸入的電量之比成為_容量輸出效率_。9.在太陽電池外電路接上負載后，負載中便有電流流過，該電流稱為太陽電池的_工作電流_。10光熱發(fā)電中用于跟蹤聚集太陽光線的設備稱為_定日鏡_。三、簡答題第一次作業(yè)1. 簡述太陽能電池的工作原理。答：太陽能電池工作原理的基礎是半導體PN結的光生伏特效應。當太陽光或其他光照射半導體的PN結時，形成新的空穴-電子對，在PN結電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，結果便在PN結兩側形成了正負電荷的積累，在N區(qū)和P區(qū)之間的薄層就產生電動勢。將半導體做成太陽能電池并外接負載后，光電流從P區(qū)經負載流至N區(qū)，負載即得到功率輸出，太陽能便變成了電能。2.說明光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及各個部分的作用。答：光伏發(fā)電系統(tǒng)通常由太陽能電池組件（太陽能電池板或光伏組件）、蓄電池組、控制器、逆變器等幾部分構成。太陽能電池組件也叫太陽能電池板，是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，是能量轉換的器件，其作用是將光能轉換成電能。蓄電池的作用是貯存太陽能電池方陣受光照時發(fā)出的電能并可隨時向負載供電?？刂破鞯淖饔檬鞘固柲茈姵睾托铍姵馗咝?、安全、可靠地。工作，以獲得最高效率并延長蓄電池的使用壽命，能自動防止蓄電池過充電和過放電。逆變器的作用是將直流電轉換成交流電的設備。3.光伏發(fā)電系統(tǒng)的一般分類如何？各種類型光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理如何？（獨立系統(tǒng)、并網系統(tǒng)）答：分類：光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨立系統(tǒng)、并網系統(tǒng)。工作原理：1）獨立光伏發(fā)電也叫離網光伏發(fā)電。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負載供電，還需要配置交流逆變器，其工作原理:白天在太陽光的照射下，太陽能電池組件產生的直流電流通過控制器一部分傳送到逆變器轉化為交流電，一部分對蓄電池進行充電；當陽光不足時，蓄電池通過直流控制系統(tǒng)向逆變器送電，經逆變器轉化為交流電供交流負載使用。 2）并網太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是將光伏陣列產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合公共電網要求的交流電之后直接接入公共電網。當太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能充裕時，可將剩余的電能送入公共電網；當太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)提供的電力不足時，由電網向負載供電。由于向電網供電時與電網供電方向相反，所以稱為有逆流光伏發(fā)電系統(tǒng)。當太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)即使發(fā)電充裕時，也不向公共電網供電，但當太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)供電不足時，則由公共電網供電。第二次作業(yè)1. 簡述光伏發(fā)電站的組成及原理。答：組成：光伏陣列、防雷匯流箱、直流防雷配電柜、并網逆變器、交流配電柜光伏陣列的作用：將光能轉換成電能。 防雷匯流箱的作用：減少了太陽能光伏陣列與逆變器之間的連線，方便維護，提高可靠性。 并網逆變器的作用：將電能轉化為與電網同頻、同相的正弦波電流，饋入公共電網。 交流配電柜的作用：將逆變器輸出的交流電接入后，經過斷路器接入電網，保證系統(tǒng)的正常供電，同時還能對線路電能的計量。 直流防雷配電柜的作用：將直流匯流箱輸出的直流電流進行匯流，再接到逆變器。2. 光伏組件的安裝方式如何？各有什么特點？（固定式、跟蹤式）答：分為固定式和跟蹤式。特點：1）固定式指的是陣列朝向固定不變，不隨太陽位置變化而變化，這種安裝方式簡單快捷，光伏支架部分的成本較低，但由于光伏組件固定不動，不能隨陽光的移動而移動，無法保證獲取到最大的陽光輻射，所以發(fā)電量相對偏低，優(yōu)點是抗風能力強，安裝方式簡易，工作可靠，造價低。2）跟蹤式光伏陣列通過相應的機電或液壓裝置使光伏陣列隨著太陽的高度和方位角的變化而移動，使得在接近全日照過程中太陽光線都與光伏陣列垂直，由此提高太陽能光伏陣列的發(fā)電能力，與固定式相比，在相同日照條件下，光伏陣列效率提高達2030%。單軸跟蹤式只能圍繞一個旋轉軸旋轉，光伏陣列只能跟蹤太陽運行的方位角或者高度角兩者之一的變化，雙軸跟蹤式可沿兩個旋轉軸運動，能同時跟蹤太陽能的方位角與高度角的變化，但也存在結構復雜、造價相對較高、維護成本高等問題。3. 蓄電池充電過程如何？如何實現(xiàn)蓄電池充電中各階段的自動轉換？如何判斷充電程度？如何實現(xiàn)充?？刂?？答：充電過程一般分為主充、均充和浮充。主充、均充、浮充各階段的自動轉換方法有：（1）時間控制，即預先設定各階段充電時間，由時間繼電器或CPU控制轉換時刻。（2）設定轉換點的充電電流或蓄電池端電壓值，當實際電流或電壓值達到設定值時，自動進行轉換。（3）采用積分電路在線監(jiān)測蓄電池的容量，當容量達到一定值時，則發(fā)出信號改變充電電流的大小。判斷充電程度的主要方法有：（1）觀察蓄電池去極化后的端電壓變化。（2）檢測蓄電池的實際容量值，并與其額定容量值進行比較，即可判斷其充電程度。（3）檢測蓄電池端電壓判斷。主要的停充控制方法有： （1）定時控制。 （2）電池溫度控制。 （3）電池端電壓負增量控制。第三次作業(yè)1.光伏發(fā)電系統(tǒng)中為何要使用最大功率點跟蹤算法？答：光伏模塊可以工作在不同的輸出電壓，并對應輸出不同的功率。但對應于整個輸出電壓區(qū)間，模塊只有工作在某一輸出電壓時，其輸出功率才能達到最大值，由于光伏模塊的P-U輸出特性曲線隨著外部環(huán)境的變化而變化，在不同的光照強度或溫度下，光伏模塊最大功率點的位置將發(fā)生偏移，使最大輸出功率以及工作點電壓都發(fā)生改變，根據(jù)電路理論，當光伏電池的輸出阻抗和負載阻抗相等時，光伏電池能輸出最大的功率。由此可見，光伏電池的MPPT過程實際上就是使光伏電池輸出阻抗相匹配的過程，在實際應用中，光伏電池的輸出阻抗受環(huán)境因素的影響，需要通過控制方法實現(xiàn)對負載阻抗的實時調節(jié)，并使其跟蹤光伏電池的輸出阻抗，以實現(xiàn)光伏電池的MPPT控制。2.請說明電導增量法進行最大功率點跟蹤的基本工作原理并繪制其算法流程圖。答：電導增量法師通過比較光伏陣列的瞬時導抗與導抗變化量的方法來完成最大功率點的跟蹤，由光伏陣列的輸出特性可知，其P-特性曲線是一條一階連續(xù)可導的單峰曲線，在最大功率點處，功率對電壓的導數(shù)為零，也就是說，最大功率點的跟蹤實質上就是尋找滿足的點。3. 請說明下圖中描述的是何種現(xiàn)象，并說明該現(xiàn)象的定義。答：是并網光伏發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越現(xiàn)象。對于光伏發(fā)電系統(tǒng)是指當光伏電站并網點電壓跌落的時候光伏電站能夠保持并網，甚至向電網提供一定的無功功率支持電網恢復正常，從而“穿越”低電壓時間。第四次作業(yè)1. 如何進行光伏陣列和蓄電池容量的設計？答：在設計和計算太陽能電池組件（光伏組件）或陣列時，一般有兩種方法。一種方法是用負載平均每天所需要的用電量（安時數(shù)或瓦時）為基本數(shù)據(jù)，以當?shù)靥柲茌椛滟Y源參數(shù)，如峰值日照時數(shù)、年輻射總量等數(shù)據(jù)為參照，計算出太陽能電池組件或方陣的功率，根據(jù)計算結果選配或定制相應制的光伏組件，從而得到電池組件的外形尺寸和安裝尺寸。另一種方法是選定尺寸符合要求的電池組件，根據(jù)該組件峰值功率、峰值工作電流和日發(fā)電量等數(shù)據(jù)，計算中確定電池組件的串、并聯(lián)數(shù)及總功率。舉例略。蓄電池容量的設計：（1）將負載需要的用電量乘以根據(jù)實際情況確定的連續(xù)陰雨天數(shù)得到初步蓄電池容量。連續(xù)陰雨天數(shù)選擇，可根據(jù)經驗或需要在37天內選取，重要負載在715天內。（2）蓄電池容量除以蓄電池的允許最大放電深度。一般情況下淺循環(huán)型蓄電池選用50%的放電深度，深循環(huán)型蓄電池選用75%的放電深度。 （3）綜合（1）、（2）得電池容量的基本公式為： 2. 光伏發(fā)電系統(tǒng)易遭雷擊的主要部位有哪些？答：獨立光伏電站主要由太陽能電池方陣、控制器、逆變器、蓄電池組、交流配電柜和低壓架空輸出線路組成。獨立光伏電站易遭受雷擊的部位有兩處：太陽能電池板和機房。3. 雷電防護設備有哪些，原理如何？答：接閃器位于防雷裝置的頂部，其作用是利用其高出被保護物的突出地方把雷電引向自身，承接直擊雷放電。防雷器是一種能釋放過電壓能量、限制過電壓幅值的設備，也稱避雷器、過電壓保護器、浪涌保護器、電涌保護器。其工作原理是低壓時呈現(xiàn)高阻開路狀態(tài)，高壓時呈低阻短路狀態(tài)。當出現(xiàn)過電壓時，防雷器兩端子間的電壓不超過規(guī)定值，使電氣設備免受過電壓損壞；過電壓作用后，又能使系統(tǒng)迅速恢復正常狀態(tài)，起到防護雷電波侵入作用。一般防雷器與被保護設備并聯(lián)，安裝在被保護設備的電源側。第五次作業(yè)1.在我國西部某市需要在一條比較繁華的街區(qū)安裝太陽能路燈，已知：該路燈主光源40W，輔光源15W，主光源每天需要連續(xù)工作6小時，輔光源每天需要連續(xù)工作10小時，陰雨天間隔最少6天，連續(xù)3個陰雨天也能夠正常工作，蓄電池采用鉛酸蓄電池，放電深度為75%，該市平均輻照量為4.5kwh/，擬定溫度損失因子0.9，灰塵遮蔽因子0.9，蓄電池充放電效率0.85，請問：該系統(tǒng)采用多少電壓系統(tǒng)？需要多少安時的蓄電池？需要多少瓦的太陽能電池組件？答：由于主光源工作6小時，輔光源工作10小時，計算可得系統(tǒng)負載每天耗電功率為：406+1510=390Wh； 根據(jù)陰雨天最少間隔六天和系統(tǒng)需要持續(xù)3個陰雨天工作，可得系統(tǒng)太陽能組件功率為：390Wh4.50.90.90.851.5=188W；已知系統(tǒng)負載每天用電量390W，通過計算可得蓄電池容量：390W30.75=1560Wh，假定系統(tǒng)電壓為24V，則可得蓄電池Ah數(shù)為：1560Wh24V=65Ah；故此可得本系統(tǒng)可選擇電壓為24V，使用蓄電池容量為2塊65Ah，使用太陽能電池組件規(guī)格為180W至190W。2.請說明擾動觀測法進行最大功率點跟蹤的基本工作原理并繪制其算法流程圖。答：擾動觀測法是最常用的一種光伏陣列最大功率點跟蹤方法之一，其基本原理是：擾動光伏電池輸出電壓，然后觀察其輸出功率的變化，根據(jù)輸出功率的變化趨勢決定下一次擾動方向。如此反復，直到光伏電池達到最大功率點，擾動觀察法實際上就是讓工作電壓向最大功率點方向移動。3.什么是熱斑效應，有什么危害，如何避免？ 答：太陽能電池（組件）通常安裝在地域開闊、陽光充足的地帶，在長期使用中難免落上飛鳥、塵土、落葉等遮擋物，這些遮擋物在太陽電池組件式行就形成了陰影，但組件的其余部分仍處于陽光暴曬之下，這樣局部被遮擋的太陽能電池（或組件）就要由未被遮擋的那部分太陽能電池（或組件）來提供負載所需的功率，使該部分太陽電池如同一個工作在反向偏置下的二極管，其電阻和壓降較大，從而消耗功率而導致發(fā)熱，這就是熱斑效應。這種效應能嚴重地破壞太陽能電池，嚴重的可能使焊點融化、封裝材料破壞，甚至會使整個組件失效，為防止太陽能電池由于熱斑效應而遭受破