新能源發(fā)電技術(shù)復(fù)習題

1、新能源發(fā)電技術(shù)考試復(fù)習題備注：此習題集為知識點整理，并非考試題，請大家認真復(fù)習。考試時間5月底或6月初，具體再做通知。試卷分值分布如下：（閉卷考試，110分鐘）一、填空題（每空1分，共20分）二、單選題（每題1分，共20分）三、判斷題（每題1分，共10分）四、簡答題（每題5分，共20分）五、論述題（每題10分，共30分）我國現(xiàn)有的能源系統(tǒng)主要是以化石燃料構(gòu)成的，屬于一次能源，也屬于非再生能源，太陽能、風能、生物質(zhì)能則屬于可再生能源。一次能源是指直接取自自然界沒有經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換的各種能量和資源。二次能源是指由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換以后得到的能源產(chǎn)品。終端能源是指供給社會生產(chǎn)、非生產(chǎn)和生活中直接用于消

2、費的各種能源。廣義的新能源體系主要包涵這幾個方面：高效利用能源、資源綜合利用、可再生能源、清潔替代能源和節(jié)能。國際上公認的兩個具有發(fā)展前途、重要的的分布式能源利用形式包括：微型燃氣發(fā)電機組、燃料電池發(fā)電。由高效利用發(fā)電產(chǎn)生的廢能而生產(chǎn)熱和電、現(xiàn)場端的可再生能源系統(tǒng)、以及包括利用現(xiàn)場廢氣、廢熱及多余壓差來發(fā)電的能源循環(huán)利用等發(fā)電系統(tǒng)組成，能夠在消費地點或很近的地方發(fā)電的系統(tǒng)，稱之為分布式能源系統(tǒng)。其不考慮是否滿足連接電網(wǎng)、規(guī)模大小等條件。分布式能源系統(tǒng)通常由新能源發(fā)電、電能存儲、傳輸及負荷組成，其不僅包括分布式發(fā)電，更涉及分布式資源及電能的有效管理和利用技術(shù)。分布式能源主要特征包括：高效性、環(huán)保

3、性、能源利用的多樣性、調(diào)峰作用、安全性和可靠性、減少國家輸配電投資、解決邊遠地區(qū)供電。電力電子技術(shù)在新能源發(fā)電中完成電能變換和控制作用，其相應(yīng)的電力電子變換器由主電路、驅(qū)動器和保護電路、控制電路、檢測電路等組成。其中驅(qū)動器采用的電氣隔離方式包括光電耦合器或脈沖變壓器兩種形式。8.電力電子器件也叫功率器件，從可控性來講主要包括不可控器件、半控型器件、全控型器件，按驅(qū)動信號來講包括電流驅(qū)動型和電壓驅(qū)動型器件。正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)（SPWM）是以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波，以頻率與期望波相同的正弦波為調(diào)制波，其形成一系列方波的原理是波形面積等效原則。風力發(fā)電是通過風力發(fā)電機組實現(xiàn)風能到機械

4、能，再到電能的轉(zhuǎn)換。風力機和發(fā)電機組成了風力發(fā)電機組。風力機有水平軸和垂直軸兩種，以水平軸為主。而發(fā)電機主要包括異步發(fā)電機、同步發(fā)電機兩類，比較典型分別是雙饋異步風力發(fā)電機、永磁同步風力發(fā)電機。風力發(fā)電機組的運行包括定速恒頻、變速恒頻兩種方式。1P=CApv3風力機的機械輸出功率表達式為：其a2p中Cp為風力機的利用系數(shù)，A表示風力機的掃風面積，v表示風速。風力的控制方式包括定槳距失速調(diào)節(jié)、變機槳距調(diào)節(jié)和主動失速調(diào)節(jié)三種。機Cp與葉尖速比入、槳距角B均有關(guān)，其中入正比于風機轉(zhuǎn)速w。當入一定時，B越小，Cp越大；當B定時，入與Cp近似二次拋物線關(guān)系，存在最佳入m對應(yīng)的Cp最大。因此，對于變槳距控

5、制的風力機而言，在額定風速時，為了捕獲最大能量，除了保持較小的B，還可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速W進而保持最佳葉尖速比入以便追蹤最大風能利用系數(shù)；而當高于額定風速時，可通過調(diào)節(jié)槳距角B和W,使得風力機輸出額定功率，如果風力機屬于定槳距控制，當超出額定風速時由于失速，輸出功率會減小。（P73-74、78-79）雙饋風力發(fā)電機組成的風力發(fā)電系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子側(cè)由集電環(huán)通過背靠背的雙向PWM變流器與電網(wǎng)相連，定子側(cè)直接向電網(wǎng)輸出電能。這里的PWM變流器可以根據(jù)運行狀態(tài)調(diào)整能量流通方向。為了實現(xiàn)變速恒頻控制，DFIG總是通過變流器調(diào)節(jié)使得定子、轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場保持相對靜止。其中，發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和定、轉(zhuǎn)子電流的頻率關(guān)系

6、為，其中各個符號的含義？對應(yīng)三種運行方式，亞同步運行狀態(tài)、超同步運行狀態(tài)和同步狀態(tài)。（此處有論述題，需要繪制對應(yīng)能量流向圖）通過調(diào)節(jié)f2來維持向電網(wǎng)中輸送交流電頻率恒定，實現(xiàn)變速恒頻運行。答：fi二pn/6Q+f2，其中fi為定子電流頻率，f2為轉(zhuǎn)子電流頻率，n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，p為發(fā)電機的極對數(shù)。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機運行在亞同步運行狀態(tài)，定子向電網(wǎng)供電，電網(wǎng)通過變頻器向轉(zhuǎn)子供電，提供交流勵磁電流；當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機運行在同步運行狀態(tài)，定子向電網(wǎng)供電，變頻器向轉(zhuǎn)子提供直流勵磁；當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機運行在超同步運行狀態(tài)，定、轉(zhuǎn)子同時向電網(wǎng)供電。根據(jù)取慣涉發(fā)41機轉(zhuǎn)

7、于轉(zhuǎn)速的變化Ip式3-取正號：頻竿為A的顯代J）亞同少運行狀態(tài)。此時nnn轉(zhuǎn)蘭；豐；腸葆與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速反方向，功聿齡序發(fā)生了股變，頻率為禺的轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)逸、如用3-Mh所不収慣片步尖屯機運打時的功率施向圖a）亞同步延荷b）超岡護諂対3）同步運行狀態(tài)4此時gU轉(zhuǎn)子中的電流為克流Ln）雙饋異步發(fā)電機運行時的功唱分析収謝分出發(fā)電機；*雙饋發(fā)電機的控制一般采用矢量控制技術(shù)，其主要原理是通過三相靜止繞組a、b、c到二相同步旋轉(zhuǎn)的d/q軸繞組的變換，通過對d軸電流的調(diào)節(jié)實現(xiàn)磁場和無功功率調(diào)節(jié)，控制q軸實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。永磁同步風力發(fā)電機的變速恒頻系統(tǒng)是通過將定子繞組與電網(wǎng)之間加入變頻器來實現(xiàn)

8、把頻率變化電能轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)同頻率的電能并網(wǎng)。風力發(fā)電機并網(wǎng)的條件包括：波形相同、幅值相同、頻率相同、相序相同、相位相同。普通型異步風力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)包括直接并網(wǎng)、準同期并網(wǎng)、降壓并網(wǎng)和晶閘管軟并網(wǎng)。雙饋風力發(fā)電機組的并網(wǎng)技術(shù)包括空載并網(wǎng)、獨立負載并網(wǎng)、孤島并網(wǎng)和電動式并網(wǎng)。同步風力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)包括自動準同步并網(wǎng)、自同步并網(wǎng)。LVRT的定義及兩個要求。孤島效應(yīng)指的是含負荷和電源呢的部分電網(wǎng)從主網(wǎng)脫離后繼續(xù)孤立運行的的狀態(tài)，可分為非計劃性孤島和計劃性孤島。孤島效應(yīng)的檢測包括主動檢測和被動檢測兩種。太陽能發(fā)電可分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電。在足夠能量的光照射太陽電池表面時，在P-N結(jié)內(nèi)建電場的作用下

9、，N區(qū)的電子向P區(qū)運動，P區(qū)的空穴向N區(qū)運動。太陽電池可分為單晶硅太陽電池、多晶硅太陽電池和非晶硅太陽電池。20光伏電池的伏安特性曲線是一種非線性關(guān)系（圖4-12），其開路電壓_大于_（填大于或小于）工作電壓，工作電流_小于_（填大于或小于）短路電流。由光伏電池經(jīng)過串聯(lián)、并聯(lián)、封裝組成光伏電池板，再由其串聯(lián)或并聯(lián)組成較大功率的光伏陣列。影響光伏發(fā)電的外界因素主要包括光照強度、負載特性、環(huán)境溫度。光伏發(fā)電系統(tǒng)包括小型太陽能供電系統(tǒng)、簡單直流供電系統(tǒng)、大型太陽能供電系統(tǒng)、交直流供電系統(tǒng)、并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、混合供電系統(tǒng)、并網(wǎng)混合供電系統(tǒng)。最大功率點跟蹤控制（MPPT）是實時檢測光伏陣列的輸出功率，采用一

10、定的的控制算法預(yù)測當前工作狀態(tài)下光伏陣列可能的最大功率輸出，通過改變當前的阻抗來滿足最大功率輸出的要求，使得光伏系統(tǒng)運行于最佳工作狀態(tài)。幾種MPPT算法。答：固定電壓跟蹤法、擾動觀察法、功率反饋法、增量電導(dǎo)法、模糊邏輯控制法、滯環(huán)比較法、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制法、最優(yōu)梯度法基于BOOST的MPPT的實現(xiàn)原理。答：當外界環(huán)境發(fā)生變化時，不斷調(diào)整開關(guān)管的占空比，以使光伏電池與負載最佳匹配，這樣就可以獲得光伏電池的最大功率輸出。光伏發(fā)電系統(tǒng)除了具有孤島效應(yīng)保護外，還需要考慮電網(wǎng)電壓過電壓或欠電壓保護、電網(wǎng)電壓超頻及欠頻保護、逆變器的交流輸出短路保護、過熱保護、過載保護、直流過電壓及欠電壓保護、防雷與接地保護

11、等。鉛酸電池的充電過程，三個階段含義。答：主充均充浮充與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，微網(wǎng)三個特點。答：1、微網(wǎng)內(nèi)微源形式和儲能裝置的多樣化；2、相對于大電網(wǎng)是單一的可控單元；3、微網(wǎng)可以有多種運行狀態(tài)，并可以在各狀態(tài)之間靈活切換。28.下列不屬于可再生能源的是。（D）A.太陽能B.風能C.地熱能D.核能29下列屬于二次能源的是。（A）A.汽油B.生物質(zhì)能C.天然氣D.核能30風力發(fā)電機組的輸出功率主要受（C）的影響。A.風速B.風速和高速特性數(shù)C.風速、槳距角和高速特性數(shù)D.風速和槳距角TOC o 1-5 h z31.下列屬于并網(wǎng)直流微電網(wǎng)必有單元的是（B）A.整流器B.儲能C.光伏發(fā)電D.風力發(fā)電32太陽

12、能和核能都屬于一次能源，均屬于可再生能源。（X）33天然氣、原油、柴油都屬于一次能源，均屬于非再生能源。（X）34與GTR相比電力MOSFET的開關(guān)速度慢但是功率容量較大，而IGBT的開關(guān)速度和功率容量介于這兩者之間。（X）PWM控制技術(shù)只適用于斬控式電力變換電路中，而且只能針對全控型器件。（X）為了克服風速過低的情況，風力機中都包括增速齒輪箱。（X）風經(jīng)風輪做功，因此風的能量全部被轉(zhuǎn)化為機械能。（X）38風力機的功率大小和風速、風輪直徑有關(guān)。（?。?9永磁直驅(qū)式風力發(fā)電機LVRT原理，繪制拓撲圖。40同步風力發(fā)電機的并網(wǎng)方式：準同期并網(wǎng)、同期并網(wǎng)，解釋什么含義答：準同期并網(wǎng)：將未投入系統(tǒng)的發(fā)

13、電機加上勵磁，并調(diào)節(jié)其電壓和頻率,（即電壓、頻率、相位相同）時，,接過立許合:且一臺加速轉(zhuǎn)子于的在滿足并網(wǎng)條件由電力系統(tǒng)將并列的發(fā)電機組拉入同步運行。電山機電動勢逐漸增長的過程中;41除了蓄電池儲能以外，常見儲能形式有哪些？（至少列出5種）答：飛輪儲能、超導(dǎo)磁儲能、超級電容儲能、抽水儲能、壓縮空氣儲能42微網(wǎng)電能質(zhì)量治理包括哪幾方面？并對每個方面給出一種解決方案。答：1、功率因數(shù)校正：附加無源濾波器、采用PWM高頻整流2、諧波治理：采用脈沖寬度調(diào)制、增加變流裝置旳相數(shù)或脈沖數(shù)、高功率因數(shù)變流器、無源電力濾波器、有源電力濾波器、混合型有源電力濾波器、統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器3、三相電壓平衡度：動態(tài)電壓恢復(fù)器DVR、靜止無功補償器SVC、靜止無功發(fā)生器SVG43繪制雙饋風力發(fā)電結(jié)構(gòu)原理圖，并介紹其工作原理。（三種運行方式）抿據(jù)取慣異步変電機傳子轉(zhuǎn)速時變化：曹沁式（頭取正號，頻率為去的曲f）亞同涉運存狀態(tài)口此卅5*轉(zhuǎn)李鳥:,；川|如圖軸所示。流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)連與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)遽同方向功竽朮式仆14）取負號+轉(zhuǎn)子中的電勒2）趙同蛀行狀態(tài)。此時心-轉(zhuǎn)覺:囂爲速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速反方向，功做序發(fā)生了改變，頻率為斤的轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋於做場心乳迷如圖頭24b所示3）同步運行狀態(tài)。此時n=n1,f2=0,轉(zhuǎn)子中的電流為直流，與同步發(fā)電機相同三相交流電網(wǎng):分蠶駕豐驚辭由逆變殛