太陽(yáng)能光伏發(fā)電試題及答案

1、一、選擇題1,太陽(yáng)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(duì)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(yáng)電池測(cè)得其填充因子為77.3%,其開(kāi)路電壓為0.62V,短路電流為5.24A,其測(cè)試輸入功率為15,625W,則此太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率為_(kāi)A_。A.16.07%B.15.31%C.16.92%D.14.83%3 .太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽(yáng)電池組件表面被污物遮蓋，會(huì)影響整個(gè)太陽(yáng)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(yáng)電池的參數(shù)中，哪個(gè)不屬于太陽(yáng)電池電學(xué)性能的主要參數(shù)_

2、D_。A.開(kāi)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(hào)為C,通常用以下哪個(gè)單位來(lái)表征蓄電池容量_D_oA.安培B,伏特C,瓦特D.安時(shí)6,蓄電池使用過(guò)程中，蓄電池放出的容量占其額定容量的百分比稱(chēng)為_(kāi)D_OA.自放電率B,使用壽命C.放電速率D.放電深度7,太陽(yáng)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(yáng)電池輸出特性參數(shù)中，表征最大輸出功率與太陽(yáng)電池短路電流和開(kāi)路電壓乘積比值的是BoA.轉(zhuǎn)換效率B.填充因子C,光譜響應(yīng)D.方塊電阻9 .太陽(yáng)電池單體是用于光電轉(zhuǎn)換的最小單元，其工作電壓約為_(kāi)A

3、_mV,工作電流為2025mA/cm2。A.400500B.100-200C.200-300D.800-900二、填空題1,太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，沒(méi)有與公用電網(wǎng)相連接的光伏系統(tǒng)稱(chēng)為離網(wǎng)（或獨(dú)立）太陽(yáng)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(chēng)為并網(wǎng)（或聯(lián)網(wǎng)）太陽(yáng)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(yáng)能光伏控制器主要由開(kāi)關(guān)功率器件、控制電路和其他基本電子元件組成。4.太陽(yáng)電池的測(cè)量必須在標(biāo)準(zhǔn)條件（STC）下歐洲委員會(huì)”定義的101號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，其條件是光譜輻照度為1000W/m2、光譜

4、為_(kāi)AM_1.5_、電池溫度為25C。5,硅基太陽(yáng)電池有單晶硅太陽(yáng)電池、多晶硅太陽(yáng)電池以及非晶硅太陽(yáng)電池等。通常情況其光電轉(zhuǎn)換效率最高的是單晶硅太陽(yáng)電池，光電轉(zhuǎn)換效率最低的是非晶硅太陽(yáng)電池。6.太陽(yáng)能利用的基本方式可以分為四大類(lèi)，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(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)絕緣電阻的測(cè)量包括太陽(yáng)電池方陣的絕緣電阻測(cè)量、功率調(diào)節(jié)器絕緣電阻測(cè)量以及接地電阻的測(cè)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(yáng)電池外電路接上負(fù)載后，負(fù)載中便有電流流過(guò)，該電流稱(chēng)為太陽(yáng)電池的一工作電流_。10光熱發(fā)電中用于跟蹤聚集太陽(yáng)光線(xiàn)的

5、設(shè)備稱(chēng)為定日鏡。三、簡(jiǎn)答題第一次作業(yè)1,簡(jiǎn)述太陽(yáng)能電池的工作原理。答：太陽(yáng)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(yáng)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(duì)，在PN結(jié)電場(chǎng)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(dòng)勢(shì)。將半導(dǎo)體做成太陽(yáng)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(yáng)能便變成了電能。2 .說(shuō)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(yáng)能電池組件（太陽(yáng)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(yáng)能電池組件也叫太陽(yáng)能電

6、池板，是太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(zhǎng)蓄電池的使用壽命，能自動(dòng)防止蓄電池過(guò)充電和過(guò)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(lèi)如何？各種類(lèi)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(lèi)：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(yáng)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：

7、白天在太陽(yáng)光的照射下，太陽(yáng)能電池組件產(chǎn)生的直流電流通過(guò)控制器一部分傳送到逆變器轉(zhuǎn)化為交流電，一部分對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；當(dāng)陽(yáng)光不足時(shí)，蓄電池通過(guò)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(yáng)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(guò)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(yáng)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(yáng)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(chēng)為有逆流光伏發(fā)電系統(tǒng)。當(dāng)太陽(yáng)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(yáng)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(jiǎn)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(yáng)能光伏陣列與逆變器之間的連線(xiàn)，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(guò)斷路器接入電網(wǎng)，保證系統(tǒng)的正常供電，同時(shí)還能對(duì)線(xiàn)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

9、指的是陣列朝向固定不變，不隨太陽(yáng)位置變化而變化，這種安裝方式簡(jiǎn)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(dòng)，不能隨陽(yáng)光的移動(dòng)而移動(dòng)，無(wú)法保證獲取到最大的陽(yáng)光輻射，所以發(fā)電量相對(duì)偏低，優(yōu)點(diǎn)是抗風(fēng)能力強(qiáng)，安裝方式簡(jiǎn)易，工作可靠，造價(jià)低。2）跟蹤式光伏陣列通過(guò)相應(yīng)的機(jī)電或液壓裝置使光伏陣列隨著太陽(yáng)的高度和方位角的變化而移動(dòng)，使得在接近全日照過(guò)程中太陽(yáng)光線(xiàn)都與光伏陣列垂直，由此提高太陽(yáng)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?chē)@一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，光伏陣列只能跟蹤太陽(yáng)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(gè)旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，能同

10、時(shí)跟蹤太陽(yáng)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(duì)較高、維護(hù)成本高等問(wèn)題。3 .蓄電池充電過(guò)程如何？如何實(shí)現(xiàn)蓄電池充電中各階段的自動(dòng)轉(zhuǎn)換？如何判斷充電程度？如何實(shí)現(xiàn)充?？刂?？答：充電過(guò)程一般分為主充、均充和浮充。主充、均充、浮充各階段的自動(dòng)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CPU控制轉(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(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。(3)采用積分電路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)蓄電池的容量，當(dāng)容量達(dá)到一定值時(shí)，則發(fā)出信號(hào)改變充電電流的大小。判斷充電程度的主要方法有：(1)觀(guān)察蓄電池去極化后的端電壓變化。(2)檢測(cè)蓄電池

11、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(cè)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(duì)應(yīng)輸出不同的功率。但對(duì)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(xiàn)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(shí)，光伏電池能輸

12、出最大的功率。由此可見(jiàn)，光伏電池的MPPT過(guò)程實(shí)際上就是使光伏電池輸出阻抗相匹配的過(guò)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(guò)控制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)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MPPT控制。2 .請(qǐng)說(shuō)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(guò)比較光伏陣列的瞬時(shí)導(dǎo)抗與導(dǎo)抗變化量的方法來(lái)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(xiàn)是一條一階連續(xù)可導(dǎo)的單峰曲線(xiàn)，在最大功率點(diǎn)處，功率對(duì)電壓的導(dǎo)數(shù)為零，也就是說(shuō)，最大功率點(diǎn)的跟蹤實(shí)質(zhì)上就是尋找滿(mǎn)足的點(diǎn)。3 .請(qǐng)說(shuō)明下圖中描述的是何種現(xiàn)象，并說(shuō)明該

13、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(duì)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(wú)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(yáng)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?yáng)能輻射資源參數(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(yáng)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

14、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%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)載日平均用電量父連續(xù)陰雨天數(shù)最大放電深度負(fù)載平均用電量負(fù)載日平均用電量（W，h）系統(tǒng)工作電壓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

15、電站主要由太陽(yáng)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(xiàn)路組成。獨(dú)立光伏電站易遭受雷擊的部位有兩處：太陽(yáng)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(guò)電壓能量、限制過(guò)電壓幅值的設(shè)備，也稱(chēng)避雷器、過(guò)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(kāi)路狀態(tài)，高壓時(shí)呈低阻短路狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，防雷器兩端子間的電壓不超過(guò)規(guī)定值，使電氣設(shè)備免受過(guò)電壓損壞；過(guò)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

16、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(guó)西部某市需要在一條比較繁華的街區(qū)安裝太陽(yáng)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(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4.5kwh/nf,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(qǐng)問(wèn)：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(yáng)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

17、天最少間隔六天和系統(tǒng)需要持續(xù)3個(gè)陰雨天工作，可得系統(tǒng)太陽(yáng)能組件功率為：390Wh4.5t.9t.9t.85M.5=188W;已知系統(tǒng)負(fù)載每天用電量390W,通過(guò)計(jì)算可得蓄電池容量：390WK3R.75=1560Wh，假定系統(tǒng)電壓為24V,則可得蓄電池Ah數(shù)為：1560Wh24V=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(yáng)能電池組件規(guī)格為180W至190W。2 .請(qǐng)說(shuō)明擾動(dòng)觀(guān)測(cè)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(dòng)觀(guān)測(cè)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(dòng)光伏電池輸出電壓，然后觀(guān)察其輸出功率的變化，根據(jù)輸

18、出功率的變化趨勢(shì)決定下一次擾動(dòng)方向。如此反復(fù)，直到光伏電池3 .什么是熱斑效應(yīng)，有什么危害，如何避免？答：太陽(yáng)能電池（組件）通常安裝在地域開(kāi)闊、陽(yáng)光充足的地帶，在長(zhǎng)期使用中難免落上飛鳥(niǎo)、塵土、落葉等遮擋物，這些遮擋物在太陽(yáng)電池組件式行就形成了陰影，但組件的其余部分仍處于陽(yáng)光暴曬之下，這樣局部被遮擋的太陽(yáng)能電池（或組件）就要由未被遮擋的那部分太陽(yáng)能電池（或組件）來(lái)提供負(fù)載所需的功率，使該部分太陽(yáng)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?chē)?yán)重地破壞太陽(yáng)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(yáng)能電池由于熱斑效應(yīng)而遭