太陽能光伏發(fā)電試題及答案

1、一、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_。        A16.07%             B.

2、60;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

3、. 熱斑效應(yīng)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(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           

4、0; 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       

5、0;              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)    

6、0;  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)       

7、;         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。  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(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

8、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（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(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

9、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. 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

10、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。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

11、。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

12、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)；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)供電不足時，則由公共電網(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

13、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。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，造價低。2）跟蹤式光伏陣列通過相應(yīng)的

14、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(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）

15、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控制轉(zhuǎn)換時刻。（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，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(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

16、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，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(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(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MPPT控制。2.請說明電導(dǎo)增量法進(jìn)行最

17、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(jì)？答：在設(shè)計(jì)和計(jì)算太陽能

18、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(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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(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

19、）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(dú)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(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

20、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，

21、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(jì)算可得系統(tǒng)負(fù)載每天耗電功率為：40×6+15×10=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：390Wh÷4.5÷0.9÷0.9÷0.85×1.5=188W；已知系統(tǒng)負(fù)載每天用電量390W，通過計(jì)算可得蓄電池容量：390W×3÷0.75=1560Wh，假定系統(tǒng)電壓為24V，則可得蓄電池Ah數(shù)為：1560Wh÷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(diǎn)跟蹤的