湖南大学新能源发电技术期末考试试卷

湖南⼤学新能源发电技术期末考试试卷
湖南⼤学课程考试试卷
课程名称：新能源发电（开卷）；试卷编号：；考试时间：120分钟
⼀、简答题（每道5分，共30分） 1、解释光⽣伏打效应。

将两⽚⾦属浸⼊溶液构成的伏打电池，当受到阳光照射时会产⽣额外的伏打电动势。

他把这种现象称为“光⽣伏打效应”，简
称“光伏效应”。

（5分） 2、风⼒发电机组的排布规则是什么？
风电场内风⼒发电机组的排列应以风电场内获得最⼤的发电量来考虑，机组排列的最主要原则是充分利⽤风能资源，最⼤程度利⽤风能（1分）。

在风能资源分布⽅向⾮常明显的地区，机组排列可以与主导风能⽅向垂直，平⾏交错布置，机组排间距⼀般为叶轮直径的8-10倍（1）。

在地形地貌条件较差的地区，机组排布受到地形的限制，排列⽆法满⾜8-10倍叶轮直径的要求，则⾸先考虑地形条件进⾏机组的布置（1分）。

风⼒发电机组左右之间的距离（列距）应为风⼒机风轮直径的2-3倍。

在地形复杂的丘陵或⼭地，为避免湍流的影响，风⼒发电机组可安装在等风能密度线上或沿⼭脊的顶峰排列（1分）。

3、光伏发电为何要通过逆变器并⽹？并⽹逆变器的功能是什么？
太阳能电池所发的电是直流，必须通过逆变装置变换成交流，再同电⽹的交流电合起来使⽤。

（2分）功能：①在输出电压和电流随太阳能电池温度以及太阳辐射照度⽽变化时，总是输出太阳能电池最⼤功率；（1分）②输出已抑制谐波的电流，以免把不良影响波及到电⽹；（1分）③倒流输出剩余电⼒时，⾃动调整电压，把⽤户的电压维持在所定范围。

（1分）
4、风⼒发电变桨的⽬的是什么？
由于风速变化，当风速过⾼时，风能有可能超过风⼒发电机额定功率，此时通
考试中⼼填写：
过变桨，改变风叶攻⾓，降低叶⽚对风能的捕获能⼒，维持风⼒发电机的输出功率不超过其额定功率，也即保证风⼒发电机不过流。

（回答出标⿊的重点部分5分）
5、什么是⽣物质，什么是⽣物质发电？
所谓⽣物质，就是所有来源于植物、动物和微⽣物的除矿物燃料外的可再⽣的物质。

（2分）
⽣物质发电是⾸先将其转化为可驱动发电机的能量形式，如燃⽓、燃油、酒精等，再按照通⽤的发电技术发电，然后直接提供给⽤户或并⼊电⽹提供给⽤户。

（3分）
6、地热发电⼯质选择的基本要求有哪些？
（1）发电性能好，即在相同条件下每吨热⽔的实际发电量较⼤；（1分）
（2）传热性能好，即在相同条件下放热系数较⼤；（1分）
（3）压⼒⽔平适中，即在地下热⽔温度下相应的饱和压⼒不很⾼，在冷源温度下不出现⾼度真空；（1分）
（4）来源丰富，价格较低；（1分）
（5）化学稳定性好，不易分解，腐蚀性和毒性⼩，不易燃易爆。

（1分）
⼆、论述题（每道10分，共40分）
1、什么是新能源，新能源有哪些？各有什么特点？
新能源是指除常规化⽯能源和⼤中型⽔⼒发电、核裂变发电之外的⽣物质能、太阳能、风能、地热能以及海洋能等⼀次能源。

（2分）
⽣物质能是蕴含在⽣物质中的能量，是绿⾊植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能⽽贮存在⽣物质内部的能量。

（2分）
太阳能的转化和利⽤⽅式有光-热转化、光-电转化和光-化学转化等。

（2分）⼩⽔电通常指⼩⽔电站及与其相配套的⼩电⽹的统称。

地热能，地热资源是指在当前技术经济和地质环境条件下，地壳内能够科学、合理地开发出来的岩⽯中的热能量和地热流体中的热能量及其伴⽣的有⽤成份。

（2
分）
海洋能是指蕴藏在海洋中的可再⽣能源，它包括潮汐能、波浪能、海流能、潮流能、海⽔温差能和海⽔盐差能等不同的能源形态。

（2分）
2、风⼒发电独⽴运⾏与并⽹运⾏的有什么区别？
独⽴运⾏的风⼒发电机组，⼜称离⽹型风⼒发电机组，是把风⼒发电机组输出的电能经蓄电池蓄能，再供应⽤户使⽤。

同时，为了保证独⽴运⾏的离⽹型风⼒发电机组能连续可靠地供电，风⼒发电机组经常与其他动⼒源联合使⽤，互为补充。

（5分）
并⽹运⾏的风⼒发电机组采⽤风⼒发电机组与电⽹连接，由电⽹输送电能的⽅式，是克服风的随机性⽽带来的蓄能问题的最稳妥易⾏的运⾏⽅式，同时可达到节约矿物燃料的⽬的。

并⽹运⾏⼜可分为两种不同的⽅式：1、恒速恒频⽅式，即风⼒发电机组的转速不随风速的波动⽽变化，始终维持恒转速运转，从⽽输出恒定额定频率的交流电。

2、变速恒频⽅式，即风⼒发电机组的转速随风速的波动作变速运⾏，但仍输出额定频率的交流电。

（5分）
3、光伏发电的特点有哪些？
优点：1、结构简单，体积⼩且轻。

2、易安装，易运输、建设周期短。

3、容易启动，维护简单，随时使⽤，保证供应。

4、清洁，安全，⽆噪声。

5、可靠性⾼，寿命长。

6、太阳能⽆处不有，应⽤范围⼴。

7、降价速度快，能量偿还时间有可能缩短。

缺点：1、能量分散，占地⾯积⼤。

2、间歇性⼤。

3、地域性强。

（每点各1分）
4、潮汐能发电⾯临的困难是什么？
（1）单位投资⼤，造价较⾼；
（2）⽔头低，单位耗钢多；
（3）发电具有间断性；
（4）在⼯程技术上尚存在泥沙淤积以及海⽔、海⽣物对⾦属结构和海⼯建筑物的腐蚀及污黏等问题，需要进⼀步研究解决。

（每点各2.5分）
三、试设计⼀套并⽹型的光伏发电系统，总功率100kW，接⼊380V交流电⽹，画出主电路拓扑结构，并解释每个元件的含义（10分）
电⽹
（2分）
光伏阵列选⽤400⽚光伏组件组成，每⽚光伏组件250W，开路电压为50V，连
接⽅式为10串40并；（2分）
⼆极管D⽤来防⽌光照很弱时（⽐如晚上）出现电流向光伏整流逆流；（1分） BOOST电路⽤来将光伏阵列的开路电压500V 升压到600V，并实现光伏阵列的最⼤功率追踪控制；（2分）
VSC⽤来实现将直流电压变为交流电压；（1分）
电感L⽤来将逆变器VSC输出的脉冲电压进⾏滤波；（2分）
四、论述地热回灌的重要性及回灌⽅案。

（20分）
地热⽥的⼤量开采，必将会造成热储寿命缩短，地下⽔位下降，并导致地⾯沉降。

如把地热发电后的地热弃⽔回灌地下，就可⼤⼤减轻这些弊端，并减轻地热弃⽔对于环境的污染。

（5分）
确定回灌⽅案之前，应⾸先弄清热储的情况。

这样才能提出回灌模型，选择。