太陽能光伏發(fā)電試題及答案

1、太陽能光伏發(fā)電試題及答案、選擇題1. 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中， _A_指在電網(wǎng)失電情況下， 發(fā)電設(shè)備仍作為孤立電源對負(fù)載供電這一現(xiàn)象。A .孤島效應(yīng)B.光伏效應(yīng)C.充電效應(yīng)D.霍爾效應(yīng)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(zhuǎn)換效率為 A_。A . 16.07%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(chǎn) 生 _D_。A .霍爾效應(yīng)B.孤島效應(yīng)C .充電效應(yīng) D.熱斑效應(yīng)4. 下列表

2、征太陽電池的參數(shù)中，哪個不屬于太陽電池電 學(xué)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(biāo)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(dǎo)體_C_的半導(dǎo)體器件。A .光熱效應(yīng)B.熱電效應(yīng) C.光生伏打效應(yīng) D.熱斑效應(yīng)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(zhuǎn)換效率 B.填充

3、因子 C.光譜響 應(yīng)D.方塊電阻9. 太陽電池單體是用于光電轉(zhuǎn)換的最小單元，其工作電 壓約為 _A_mV，工作電流為2025mA/cm2。A.400500B. 100200C. 200300D.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(wǎng)相連接的光 伏系統(tǒng)稱為 離網(wǎng)（或獨立） 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)；與公共電網(wǎng)相連接的光伏系統(tǒng)稱為并網(wǎng)（或聯(lián)網(wǎng)）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(yùn)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(guān)功率器件、控制電路和其他基本電子元件組成。4.

4、 太陽電池的測量必須在標(biāo)準(zhǔn)條件（STC ）下歐洲委 員會”定義的101號標(biāo)準(zhǔn)，其條件是光譜輻照度為 _1000_W/m2、光譜為 _AM_1.5、電池溫度為 25C。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(zhuǎn)換效率最高 的是單晶硅太陽電池，光電轉(zhuǎn)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(yīng)/發(fā)電_、_光電效應(yīng)/光伏發(fā)電_、光化學(xué)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(diào)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

5、輸入的電量之比成為一容量輸出效率_。9在太陽電池外電路接上負(fù)載后，負(fù)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(shè)備稱為定日三、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(chǔ)是半導(dǎo)體 PN結(jié)的光生 伏特效應(yīng)。當(dāng)太陽光或其他光照射半導(dǎo)體的 PN結(jié)時，形 成新的空穴-電子對，在PN結(jié)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(jié)果便在PN結(jié)兩 側(cè)形成了正負(fù)電荷的積累，在 N區(qū)和P區(qū)之間的薄層就 產(chǎn)生電動勢。將半導(dǎo)體做成太陽能電池并外接負(fù)載后， 光電流從P區(qū)經(jīng)負(fù)載流至N區(qū)，負(fù)載即得到功率輸出， 太陽能便變成了

6、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(gòu)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(zhuǎn)換的器件，其作用是將光能 轉(zhuǎn)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(fù)載供電?？刂破鞯淖饔檬鞘固柲茈姵睾托铍姵馗咝А踩?、 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(zhuǎn)換成交流電的設(shè)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)、

7、并網(wǎng)系統(tǒng)）答：分類：光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨立系統(tǒng)、并網(wǎng)系統(tǒng)。工作原理：1）獨立光伏發(fā)電也叫離網(wǎng)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(fù)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(chǎn)生的直流電流 通過控制器一部分傳送到逆變器轉(zhuǎn)化為交流電，一部分 對蓄電池進(jìn)行充電；當(dāng)陽光不足時，蓄電池通過直流控 制系統(tǒng)向逆變器送電，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)化為交流電供交流負(fù) 載使用。2）并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是將光伏陣列產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合公共電網(wǎng)要求的交流 電之后直接接入公共電網(wǎng)。當(dāng)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(wǎng)；

8、當(dāng)太陽 能光伏發(fā)電系統(tǒng)提供的電力不足時，由電網(wǎng)向負(fù)載供電。由于向電網(wǎng)供電時與電網(wǎng)供電方向相反，所以稱為有逆 流光伏發(fā)電系統(tǒng)。當(dāng)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(wǎng)供電，但當(dāng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)供電不第二次彳1.答:足時，則由公共電網(wǎng)供電。乍業(yè)簡述光伏發(fā)電站的組成及原理。組成：光伏陣列、防雷匯流箱、直流防雷配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜光伏陣列的作用：將光能轉(zhuǎn)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(hù), 提咼可靠性。并網(wǎng)逆變器的作用：將電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻、 同相的正弦波電流，饋入公 共電網(wǎng)。交流配電柜的作用：將逆變器輸出的交流電接入后，經(jīng)過斷路器接

9、入電網(wǎng)， 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(jìn)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(fēng)能力強(qiáng)，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(yīng)的機(jī)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

10、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(dá) 2030%。單軸跟 蹤式只能圍繞一個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，光伏陣列只能跟蹤太陽 運(yùn)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(zhuǎn)軸運(yùn)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(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價相對較高、維護(hù) 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(zhuǎn)換？如何判斷充電程度？如何實現(xiàn)充停控 制？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(zhuǎn)換方法有：（1）時間控制，即預(yù)先設(shè)定各階段充電時間，由時間繼電器或CPU控制

11、轉(zhuǎn)換時 刻。（2）設(shè)定轉(zhuǎn)換點的充電電流或蓄電池端電壓值，當(dāng)實際電流或電壓值達(dá)到設(shè)定值 時，自動進(jìn)行轉(zhuǎn)換。（3）采用積分電路在線監(jiān)測蓄電池的容量，當(dāng)容量達(dá)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(jìn)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(fù)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(yīng)輸 出不同的功率。但對應(yīng)于整個輸出電壓區(qū)間，

12、模塊只有 工作在某一輸出電壓時，其輸出功率才能達(dá)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(qiáng)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(dāng)光伏電池的輸出阻抗 和負(fù)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(yīng)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(fù)載 阻抗的實時調(diào)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(dǎo)增量法進(jìn)行最大功率點跟蹤的基本工作原 理并

13、繪制其算法流程圖。答：電導(dǎo)增量法師通過比較光伏陣列的瞬時導(dǎo)抗與導(dǎo) 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(dǎo)的 單峰曲線，在最大功率點處，功率對電壓的導(dǎo)數(shù)為零， 也就是說，最大功率點的跟蹤實質(zhì)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(wǎng)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(dāng)光伏電站并網(wǎng)點電壓跌落的時候光伏電站能夠保持并網(wǎng)，甚至向電網(wǎng)提供一定的無功功率支持電網(wǎng)恢復(fù)正常，從而“穿越”低電壓時間。第四次作業(yè)1. 如何進(jìn)行光伏陣列和蓄電池容量的設(shè)計？答：在設(shè)計和計算太陽能電池組件（光伏組件）或

14、陣 列時，一般有兩種方法。一種方法是用負(fù)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(dāng)?shù)靥?陽能輻射資源參數(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(jié)果選配或定制相應(yīng)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(shè)計：（1）將負(fù)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(jīng)驗或需要在37天內(nèi)選取，重要負(fù)載在715 天內(nèi)。（

15、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：蓄電池容量負(fù)載日平均用電量 連續(xù)陰雨天數(shù)最大放電深度負(fù)載平均用電量負(fù)載日平統(tǒng)用作電壓W h2. 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(jī)房。3. 雷電防護(hù)設(shè)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(hù)物的突出地方把雷電引向自身，承接直擊

16、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(shè)備，也稱避雷器、過電壓保護(hù)器、浪涌保護(hù)器、電涌 保護(hù)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(dāng)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(shè)備免受過電壓損壞；過 電壓作用后，又能使系統(tǒng)迅速恢復(fù)正常狀態(tài)，起到防護(hù) 雷電波侵入作用。一般防雷器與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，安裝 在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。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

17、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/怦，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(fù)載每天耗電功率為： 40>6+15Xl0=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： 390W*4.5 &9舟.9 &85 X5=188W;已知系統(tǒng)負(fù)載每天 用電量390W，通過計算可得蓄電池容量： 390WX 3弋.7

18、5=1560Wh，假定系統(tǒng)電壓為 24V，則可得 蓄電池Ah數(shù)為：1560WIT 24V=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(jìn)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(fù)，直到光伏電池達(dá)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(yīng)，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(fù)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(dǎo)致發(fā)熱，這就是熱 斑效應(yīng)。這種效應(yīng)能嚴(yán)重地破壞太陽能電池，嚴(yán)重的可 能使焊點融化、封裝材料破壞，甚至?xí)拐麄€組件失效, 為防止太陽能電池由于熱斑效應(yīng)而遭受破壞，