太陽能光伏發(fā)電試題及答案

1、、選擇題 1,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，工指在電網(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%其開路電壓為，短路電流為，其測試輸入功率為，則此太陽電池的 光電轉(zhuǎn)換效率為_A_O A.%B.%C.% D.% 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(gè)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,下列表征太陽電池的參數(shù)中，哪個(gè)不屬于太陽電池電學(xué)性能的主要參數(shù)_D_o 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

2、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(gè)單位來表征蓄電池容量_D_ A.安培B,伏特C,瓦 特D,安時(shí) 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_o 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/cnt A.

3、400500B.100-200C.200-300-900 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(dú)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.太陽電池的測量必須在標(biāo)準(zhǔn)條件（ST。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 1000W/m2光譜為、電池溫度為25Co 5,硅基太陽電池有

4、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(shí)輸出的電量與充電時(shí)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(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)備稱為定日鏡。 三、簡答題 第一次作業(yè) 1

5、 .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(shí)， 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，太陽能便變成了電能。 2 .說明光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及各個(gè)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

6、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(shí)發(fā)出的電能并可隨時(shí)向負(fù)載供電。 控制器的作用是使太陽能電池和蓄電池高效、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(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(dú)立系統(tǒng)、并網(wǎng)系統(tǒng)） 答：分類：光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立系統(tǒng)、并網(wǎng)系統(tǒng)。 工作原理：1）獨(dú)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

7、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(shí)，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(shí)，可將剩余的電能送入公共電網(wǎng)；當(dāng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)提供的電力不足時(shí)，由電網(wǎng)向負(fù)載供電。由于向電網(wǎng)供電時(shí)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(shí)，也不向公共電網(wǎng)供電，但當(dāng)太陽能光 伏發(fā)電系統(tǒng)供電不足時(shí)，則由公

8、共電網(wǎng)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(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)，提高可靠性。 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)過斷路器接入電網(wǎng)，保證系統(tǒng)的正常供電，同時(shí)還能對線路電能的計(jì)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(diǎn)（固定式、跟蹤式）答：分為固定式和跟蹤式。

9、特點(diǎn)：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(diǎn)是抗風(fēng)能力強(qiáng)，安裝方式簡易，工作可靠，造價(jià)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(gè)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

10、可沿兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動，能同時(shí)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(jià)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(shí)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(shí)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(shí)間控制，即預(yù)先設(shè)定各階段充電時(shí)間，由時(shí)間繼電器或CPg制轉(zhuǎn)換時(shí)刻。 (2)設(shè)定轉(zhuǎn)換點(diǎn)的充電電流或蓄電池端電壓值，當(dāng)實(shí)際電流或電壓值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，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(shí)，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

11、的端電壓變化。 (2)檢測蓄電池的實(shí)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(shí)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(diǎn)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(gè)輸出電壓區(qū)間，模塊只有工作在某一輸出電壓時(shí)，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(diǎn)的位置將發(fā)生偏移，使最大輸出功率以及工 作點(diǎn)電壓都發(fā)生改變，根據(jù)電路理論，當(dāng)光

12、伏電池的輸出阻抗和負(fù)載阻抗相等時(shí)，光伏電池能輸出最大的功 率。由此可見，光伏電池的MPPT程實(shí)際上就是使光伏電池輸出阻抗相匹配的過程，在實(shí)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(shí)現(xiàn)對負(fù)載阻抗的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，并使其跟蹤光伏電池的 輸出阻抗，以實(shí)現(xiàn)光伏電池的MPP璐制。 2 .請說明電導(dǎo)增量法進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤的基本工作原理并繪制其算法流程圖。 答：電導(dǎo)增量法師通過比較光伏陣列的瞬時(shí)導(dǎo)抗與導(dǎo)抗變化量的方法來完成最大功率點(diǎn)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(diǎn)處，功率對電壓的導(dǎo)數(shù) 為零，也就是說，最大功率點(diǎn)的跟蹤實(shí)質(zhì)上就是尋找

13、滿足的點(diǎn)。 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(diǎn)電壓跌落的時(shí)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(shí)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(jì) 答：在設(shè)計(jì)和計(jì)算太陽能電池組件(光伏組件)或陣列時(shí)，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(shí)數(shù)或瓦時(shí))為基本數(shù)據(jù)，以當(dāng)?shù)靥柲茌椛滟Y源參數(shù)，如峰值日照時(shí)數(shù)、年輻射總量等數(shù)據(jù)為參照，計(jì)算出太陽能電池組件或方陣的功率，根據(jù)計(jì)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

14、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(jì)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(jì)： (1)將負(fù)載需要的用電量乘以根據(jù)實(shí)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(yàn)或需要在37天內(nèi)選取，重要負(fù)載在715天內(nèi)。 (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%勺放電深度，深 循環(huán)型蓄電池選用75%勺放電深度。 (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(dú)立光伏電站主要由太陽能電池方陣

15、、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(dú)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 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(shí)呈現(xiàn)高阻開路狀態(tài)， 高壓時(shí)呈低阻短路狀態(tài)。 當(dāng)出現(xiàn)過電壓時(shí)， 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

16、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15皿主 光源每天需要連續(xù)工作6小時(shí)，輔光源每天需要連續(xù)工作10小時(shí)，陰雨天間隔最少6天，連續(xù)3個(gè)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itf,擬定溫度損失因子，灰 塵遮蔽因子，蓄電池充放電效率，請問：該系統(tǒng)采用多少電壓系統(tǒng)需要多少安時(shí)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(shí)，輔光源工作10小時(shí)，計(jì)算可得系統(tǒng)負(fù)載每天耗電功率為：40X6+15X10=390Wh 根據(jù)陰雨天最少間隔六天和系統(tǒng)需要持續(xù)3個(gè)陰雨天工作，

17、可得系統(tǒng)太陽能組件功率為：390W怔+X=188叫已知系統(tǒng)負(fù)載每天用電量390堆通過計(jì)算可得蓄電池容量：390W3+=1560Wh 假定系統(tǒng)電壓為24V,則可得蓄電池Ah數(shù)為：1560WR24V=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7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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)，擾動

18、觀察法實(shí)際上就是讓工作電壓向最大功率點(diǎn)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(gè)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(diǎn)融化、封裝材料破壞，甚至?xí)拐麄€(gè)組件失效，為防止太陽能電池由于熱斑效應(yīng)而遭受破壞，最好在太陽電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個(gè)旁路二極 管，以避免光照組件所產(chǎn)生的能量被受屏蔽的組件所消耗。 4 .