新能源发电技术复习题

《新能源发电技术》考试复习题备注：此习题集为知识点整理，并非考试题，请大家认真复习。

考试时间 5 月底或 6月初，具体再做通知。

试卷分值分布如下：（闭卷考试，110 分钟）一、填空题（每空1 分，共 20 分）二、单选题（每题 1 分，共 20 分）三、判断题（每题 1 分，共 10 分）四、简答题（每题 5 分，共 20 分）五、论述题（每题 10 分，共 30 分）1.我国现有的能源系统主要是以化石燃料构成的，属于一次能源，也属于非再生能源，太阳能、风能、生物质能则属于可再生能源。

2.一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源。

二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品。

终端能源是指供给社会生产、非生产和生活中直接用于消费的各种能源。

3.广义的新能源体系主要包涵这几个方面：高效利用能源、资源综合利用、可再生能源、清洁替代能源和节能。

国际上公认的两个具有发展前途、重要的的分布式能源利用形式包括：微型燃气发电机组、燃料电池发电。

4.由高效利用发电产生的废能而生产热和电、现场端的可再生能源系统、以及包括利用现场废气、废热及多余压差来发电的能源循环利用等发电系统组成，能够在消费地点或很近的地方发电的系统，称之为分布式能源系统。

其不考虑是否满足连接电网、规模大小等条件。

5.分布式能源系统通常由新能源发电、电能存储、传输及负荷组成，其不仅包括分布式发电，更涉及分布式资源及电能的有效管理和利用技术。

6.分布式能源主要特征包括：高效性、环保性、能源利用的多样性、调峰作用、安全性和可靠性、减少国家输配电投资、解决边远地区供电。

7.电力电子技术在新能源发电中完成电能变换和控制作用，其相应的电力电子变换器由主电路、驱动器和保护电路、控制电路、检测电路等组成。

其中驱动器采用的电气隔离方式包括光电耦合器或脉冲变压器两种形式。

8. 电力电子器件也叫功率器件，从可控性来讲主要包括不可控器件、半控型器件、全控型器件，按驱动信号来讲包括电流驱动型和电压驱动型器件。

321v A C P p a ρ=9. 正弦波脉宽调制技术（SPWM ）是以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波，以频率与期望波相同的正弦波为调制波，其形成一系列方波的原理是波形面积等效原则。

10. 风力发电是通过风力发电机组实现风能到机械能，再到电能的转换。

风力机和发电机组成了风力发电机组。

风力机有水平轴和垂直轴两种，以水平轴为主。

而发电机主要包括异步发电机、同步发电机两类，比较典型分别是双馈异步风力发电机、永磁同步风力发电机。

风力发电机组的运行包括定速恒频、变速恒频两种方式。

11. 风力机的机械输出功率表达式为： 其中 Cp 为风力机的利用系数，A 表示风力机的扫风面积，v 表示风速。

风力机的控制方式包括定桨距失速调节、变桨距调节和主动失速调节三种。

12. Cp 与叶尖速比 λ、桨距角 β 均有关，其中 λ 正比于风机转速 w 。

当 λ 一定时，β 越小，Cp 越大；当 β 一定时，λ 与 Cp 近似二次抛物线关系，存在最佳 λm 对应的 Cp 最大。

因此，对于变桨距控制的风力机而言，在额定风速时，为了捕获最大能量，除了保持较小的β，还可调节转子转速 w 进而保持最佳叶尖速比 λ 以便追踪最大风能利用系数；而当高于额定风速时，可通过调节桨距角 β 和 w ，使得风力机输出额定功率，如果风力机属于定桨距控制，当超出额定风速时由于失速，输出功率会减小。

（P73-74、78-79）13. 双馈风力发电机组成的风力发电系统，转子侧由集电环通过背靠背的双向 PWM 变流器与电网相连，定子侧直接向电网输出电能。

这里的 PWM 变流器可以根据运行状态调整能量流通方向。

为了实现变速恒频控制，DFIG 总是通过变流器调节使得定子、转子电流产生的旋转磁场保持相对静止。

其中，发电机转子转速和定、转子电流的频率关系为 ，其中各个符号的含义？对应三种运行方式，亚同步运行状态、超同步运行状态和同步状态。

（此处有论述题，需要绘制对应能量流向图）通过调节 f2 来维持向电网中输送交流电频率恒定，实现变速恒频运行。

答：，其中为定子电流频率，为转子电流频率，n 为转子转速，p 为发电机的极对数。

当转子转速小于同步转速时，发电机运行在亚同步运行状态，定子向电网供电，电网通过变频器向转子供电，提供交流励磁电流；当转子转速等于同步转速时，发电机运行在同步运行状态，定子向电网供电，变频器向转子提供直流励磁；当转子转速大于同步转速时，发电机运行在超同步运行状态，定、转子同时向电网供电。

2160/f pn f ±=1f 2f14.双馈发电机的控制一般采用矢量控制技术，其主要原理是通过三相静止绕组 a、b、到c二相同步旋转的 d/q 轴绕组的变换，通过对 d 轴电流的调节实现磁场和无功功率调节，控制q轴实现转矩和转速的调节。

15.永磁同步风力发电机的变速恒频系统是通过将定子绕组与电网之间加入变频器来实现把频率变化电能转换成与电网同频率的电能并网。

16.风力发电机并网的条件包括：波形相同、幅值相同、频率相同、相序相同、相位相同。

17.普通型异步风力发电机组并网技术包括直接并网、准同期并网、降压并网和晶闸管软并网。

双馈风力发电机组的并网技术包括空载并网、独立负载并网、孤岛并网和电动式并网。

同步风力发电机组并网技术包括自动准同步并网、自同步并网。

18.LVRT 的定义及两个要求。

孤岛效应指的是含负荷和电源呢的部分电网从主网脱离后继续孤立运行的的状态，可分为非计划性孤岛和计划性孤岛。

孤岛效应的检测包括主动检测和被动检测两种。

19.太阳能发电可分为光热发电和光伏发电。

在足够能量的光照射太阳电池表面时，在 P-N结内建电场的作用下，N 区的电子向 P 区运动，P 区的空穴向 N 区运动。

太阳电池可分为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池。

20．光伏电池的伏安特性曲线是一种非线性关系（图 4-12），其开路电压_ 大于__（填大于或小于）工作电压，工作电流__小于__（填大于或小于）短路电流。

由光伏电池经过串联、并联、封装组成光伏电池板，再由其串联或并联组成较大功率的光伏阵列。

影响光伏发电的外界因素主要包括光照强度、负载特性、环境温度。

21.光伏发电系统包括小型太阳能供电系统、简单直流供电系统、大型太阳能供电系统、交直流供电系统、并网发电系统、混合供电系统、并网混合供电系统。

22.最大功率点跟踪控制（MPPT）是实时检测光伏阵列的输出功率，采用一定的的控制算法预测当前工作状态下光伏阵列可能的最大功率输出，通过改变当前的阻抗来满足最大功率输出的要求，使得光伏系统运行于最佳工作状态。

23.几种 MPPT 算法。

答：固定电压跟踪法、扰动观察法、功率反馈法、增量电导法、模糊逻辑控制法、滞环比较法、神经元网络控制法、最优梯度法24.基于 BOOST 的 MPPT 的实现原理。

答：当外界环境发生变化时，不断调整开关管的占空比，以使光伏电池与负载最佳匹配，这样就可以获得光伏电池的最大功率输出。

25.光伏发电系统除了具有孤岛效应保护外，还需要考虑电网电压过电压或欠电压保护、电网电压超频及欠频保护、逆变器的交流输出短路保护、过热保护、过载保护、直流过电压及欠电压保护、防雷与接地保护等。

26.铅酸电池的充电过程，三个阶段含义。

答：主充均充浮充27.与传统电网相比，微网三个特点。

答：1、微网内微源形式和储能装置的多样化；2、相对于大电网是单一的可控单元；3、微网可以有多种运行状态，并可以在各状态之间灵活切换。

28. 下列不属于可再生能源的是。

（D）A. 太阳能B. 风能C. 地热能D. 核能29下列属于二次能源的是。

（A）A. 汽油B. 生物质能C. 天然气D. 核能30风力发电机组的输出功率主要受（ C）的影响。

A. 风速B. 风速和高速特性数C. 风速、桨距角和高速特性数D. 风速和桨距角31. 下列属于并网直流微电网必有单元的是（B）A. 整流器B. 储能C. 光伏发电D. 风力发电32 太阳能和核能都属于一次能源，均属于可再生能源。

(×)33 天然气、原油、柴油都属于一次能源，均属于非再生能源。

(×)34与 GTR 相比电力 MOSFET 的开关速度慢但是功率容量较大，而 IGBT 的开关速度和功率容量介于这两者之间。

（×）35.PWM 控制技术只适用于斩控式电力变换电路中，而且只能针对全控型器件。

（×）36.为了克服风速过低的情况，风力机中都包括增速齿轮箱。

（×）37.风经风轮做功，因此风的能量全部被转化为机械能。

（×）38 风力机的功率大小和风速、风轮直径有关。

（√）39永磁直驱式风力发电机 LVRT 原理，绘制拓扑图。

答：40同步风力发电机的并网方式：准同期并网、同期并网，解释什么含义答：准同期并网：将未投入系统的发电机加上励磁，并调节其电压和频率，在满足并网条件（即电压、频率、相位相同）时，将发电机投入系统同期并网：将一台未励磁电流的发电机组升速到接近于电网频率，在滑差角频率不超过允许值，且机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上并列断路器开关，接着立刻合上励磁开关，给转子加上励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，由电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。

41除了蓄电池储能以外，常见储能形式有哪些？（至少列出 5 种）答：飞轮储能、超导磁储能、超级电容储能、抽水储能、压缩空气储能42微网电能质量治理包括哪几方面？并对每个方面给出一种解决方案。

答：1、功率因数校正：附加无源滤波器、采用PWM高频整流2、谐波治理：采用脉冲宽度调制、增加变流装置旳相数或脉冲数、高功率因数变流器、无源电力滤波器、有源电力滤波器、混合型有源电力滤波器、统一电能质量调节器3、三相电压平衡度：动态电压恢复器DVR、静止无功补偿器SVC、静止无功发生器SVG43绘制双馈风力发电结构原理图，并介绍其工作原理。

（三种运行方式）3）同步运行状态。

此时n=n1，f2=0，转子中的电流为直流，与同步发电机相同44试分析大功率点跟踪控制（MPPT）的控制算法中扰动观察法寻优过程，画出其控制流程。

45基于 BOOST 的 MPPT 的实现原理，绘制原理图，并推导R’。