光伏发电技术及应用试卷及答案F

《光伏发电技术及应用》期末试卷(F)

题号 分数

注：所有答案填写在答题纸中。

一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 一、 判断题（每题2分，共30分）

题1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 号 1．2010年，我国太阳能电池产量达到10GW，约占全球光伏电池产量的一半。目前，我国光伏发电的应用市场处于起步阶段。从当前光伏发电应用领域来看，现主要广泛应用于工业、农业、科技、国防及人们生活方面。

2．建筑与光伏系统相结合（BAPV）是光伏与建筑相结合的第一步，是将现成的平板式光伏组件安装在建筑物的屋顶等处，引出端经过逆变器和控制器装置与电网联接，由光伏系统和电网并联向用户供电，多余电力向电网反馈。

3．根据“太阳能发电发展“十二五”规划”，重点在中东部地区建设与建筑结合的分布式光伏发电系统，建成分布式光伏发电总装机容量2000 万千瓦。

4．太阳能能辐射量单位有卡（cal）、焦耳（J）、瓦(W)等,1千瓦时(kWh) =3.6兆焦(MJ)。1千瓦时/米2 (kWh/m2)=3.6兆焦/米2(MJ/rm2) =3.6千焦/厘米2(kj/cm2)。 5. 日照时间是影响地面太阳辐射度的一个重要因素。日照时间越长，地面所获得的太阳总辐射量就越多。

6. 当前规格单体太阳能电池的输出电压、电流和功率都很小，工作电压只有0.48～0.5V，由于受硅片材料尺寸限制，单体电池片输出功率最大也只有3～4W。 7. 太阳能电池的峰值电压Um也叫最大工作电压或最佳工作电压。峰值电压是指太阳能电池片的最大工作电压，峰值电压的单位是V。

8. 放电深度和电池循环使用次数关系很大，放电深度越大，循环使用次数越大；放电深度越小，循环使用次数越小。

9. 在表示蓄电池容量C时，会在其下角处标明放电时率，如C10表明是10小时率的放电容量，C60表明是60小时率的放电容量。

10. 蓄电池自放电率是指蓄电池在开路状态下的储存期内，由于自放电而引起活

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适用专业 光伏应用技术 考试方式(闭卷) 考试时间为 120 分钟 性物质损耗，每天或每月容量降低的百分数称为自放电率。自放电率指标可衡量蓄电池的储存性能。

11. 超级电容器的储能过程和铅酸蓄电池一样，属于化学反应，并且这种储能过程是可逆的。

12. 控制器的电路自身损耗也叫空载损耗（静态电流）或最大自消耗电流。其最大自身损耗不得超过其额定充电电流的1%或0.4W。

13. 逆变器额定输出容量是指当输出功率因数为l（即纯感性负载）时，逆变器额定输出电压和额定输出电流的乘积，单位是kVA或kW。

14. 逆变器过载能力是要求逆变器在特定的输出功率条件下能持续工作一定的时间，当输入电压与输出功率为额定值的150%时，逆变器应连续可靠工作l0s以上。 15. 一个小时的峰值日照就叫做峰值日照小时。峰值日照小时数是一个描述太阳辐射的单位，单位为W/㎡。

二、 单选题（每题2分，共10分）

题号 答案 1 2 3 4 5 1. 光伏组件倾斜面电池所接受到的辐射量QTSTDTRT，QT为倾斜面接收到的总辐射量；ST为倾斜面接收到的直接辐射；DT为倾斜面接收到的散射辐射量；RT为( )

A.地面收到的地面反射; C. 倾斜面接收到的折射;

B.倾斜面接收到的地面反射; D.水平面接收到的地面反射;

B. 120小时率额定容量为10Ah; D. 20小时率额定容量为120Ah;

2.有一铅酸蓄电池型号为QA-120，表示该电池的容量为( )。 A. 120小时率额定容量为1Ah; C. 20小时率额定容量为1Ah;

3.蓄电池过充电保护电压也叫充满断开或过压关断电压，一般可根据需要及蓄电池类型的不同，例如一个12V系统的蓄电池过充电保护电压为（ ） A. 14.1V; B. 4.6V ; C. 2.2V; D. 28.8V; 4.以下关于超级电容器使用事项描述不当的为（ ） A.超级电容器具有固定的极性;

B. 外界环境温度对于超级电容器的寿命有着重要的影响，电容器应尽量远离热源;

C. 超级电容器的存放不受温度、湿度的影响;

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D. 当电容器电压超过标称电压时，将会导致电解液分解; 5. 以下关于光伏控制器功能描述不当的为（ ） A. 具有温度补偿的功能;

B. 仅防止蓄电池过充电，延长蓄电池寿命; C. 防止太阳能电池板或电池方阵、蓄电池极性接反; D. 具有防雷击引起的击穿保护;

三、 问答题（每题5分，共35分）

1.从并网光伏电站应用角度出发，简述太阳能光伏发电系统的缺点。

2.绘制有逆流的家用并网光伏发电系统的拓扑结构图，并简要说明各个组成部分的功能。

3.简述光伏电池组件输出功率的影响因素。 4.简述热斑效应对串联光伏电池组输出功率的影响。 5.下图为串联型控制器的结构示意图，简述其工作工程。

6.简述光伏电池最大功率点跟踪技术中的扰动观测法实现原理。 7.简述交流配电柜的功能。

四、 计算题（共25分）

某地一个大气环境监测站有220V交流设备及照明灯等，当地年辐射量是 670kj/cm2，平均峰值日照时数为5.17h，连续阴雨天数为5天，系统电压为48V，蓄电池的充电效率取0.9；交流逆变器的转换效率取0.85；太阳能电池组件功率衰降、线路损耗、尘埃遮挡等的综合系数取0.9，蓄电池放电深度取0.5。如果需要其他参数系数请参考实际参数。

序负载名称 号 1 气象遥测仪 2 计算机 3 GSM通信直流/ 交流 AC AC AC 负载功率(W) 35 320 120 数量 1 1 1 - 3 -

功率合每天工作每日耗电计（W） 时间（h） 量（Wh） 35 24 840 320 5 1600 120 12 1440 适用专业 光伏应用技术 考试方式(闭卷) 考试时间为 120 分钟 4 5 6 7 设备 照明 大气质量分析仪 空气净化器 合计 AC AC AC 18 30 28 4 1 2 72 30 56 633 6 2 4 432 60 224 4596 (1)计算蓄电池容量。（10分） (2)计算组件容量。（10分）

(3)绘制蓄电池及组件结构拓扑图。（5分）

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《光伏发电技术及应用》期末试卷(F)答题卷

题号 分数 一 二 三 四 五 总分 一、判断题（每题2分，共30分，正确的标“T”，错误的标“F”）

题1 号 答 案 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 二、 单选题（每题2分，共10分）

题号 答案 1 2 3 4 5 三、 问答题（每题5分，共35分）

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适用专业 光伏应用技术 考试方式(闭卷) 考试时间为 120 分钟

四、 设计与计算题（共25分，做反面）

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《光伏发电技术及应用》期末试卷(F)答案

题号 分数 一 二 三 四 五 总分 一、判断题（每题2分，共30分）

题1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 号 答T T F F T T F F T T F T F T F 案 二、 选择题（每题2分，共10分）

题号 答案 1 B 2 D 3 A 4 C 5 B 三、 问答题（每题5分，共35分）

1. 从并网光伏电站应用角度出发，简述太阳能光伏发电系统的缺点。

1.能量密度低。2.占地面积大。 3.转换效率低。4.间歇性工作。5.受气侯环境因素影响大。 6.地域依赖性强。7.系统成本高。 8.晶体硅电池的制造过程高污染、高能耗。（回答5个点，共5分） 2.绘制有逆流的家用并网光伏发电系统的拓扑结构图，并简要说明各个组成部分的功能。

交流电网并网逆变器电度表出电度表入太阳能电池方阵交流负载 当太阳能光伏系统发出的电能充裕时，可将剩余电能馈入公共电网，向电网供电（卖电）；当太阳能光伏系统提供的电力不足时，由电网向负载供电（买电）。

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适用专业 光伏应用技术 考试方式(闭卷) 考试时间为 120 分钟 由于向电网供电时与电网供电的方向相反，所以称为有逆流光伏发电系统。 (图3分，文字说明2分)

2. 简述光伏电池组件输出功率的影响因素。

I(A)P(V)0°C25°C50°C75°C75°C50°C25°C0°CU(V)P-V特性曲线U(V)I-V 特性曲线

对3个问题进行说明，共5分。

3. 简述热斑效应对串联光伏电池组输出功率的影响。

4. 5. 图3-9 串联电池组件的热斑效应分析

1.调节负载，使其工作在开路点d，此时工作电流为零，组开路电压VGd等于电池1和电池2的开路电压之和；

2.调节负载，使其工作在c点，电池1和电池2都有正的功率输出； 3.调节负载，使其工作在b点，此时电池1仍然工作在正功率输出，而受遮挡的电池2已经工作在短路状态，没有功率输出，但也还没有成为电池1的负载；

4.调节负载，使其工作在短路状态a点，此时电池1仍然有正的功率输出，而电池2上的电压已经反向，电池2成为电池1的负载；

5.应当注意到，并不是仅在电池组处于短路状态才会发生“热斑效应”，从b点到a点的工作区间，电池2都处于接收功率的状态，如旁路型控制器在蓄电池充满时将通过旁路开关将太阳电池短路，此时就很容易形成热斑。（5个过

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程，各1分）

5.下图为串联型控制器的结构示意图，简述其工作工程。

串联型控制器是利用串联在充电回路中的机械或电子开关器件控制充电过程。当蓄电池充满电时，开关器件断开充电回路，停止为蓄电池充电；当蓄电池电压回落到一定值时，充电电路再次接通，继续为蓄电池充电。串联在回路中的开关器件还可以在夜间切断光伏电池供电，取代防反充二极管。（充电放电各2分，其他说明1分）

6. 简述光伏电池最大功率点跟踪技术中的扰动观测法实现原理。

原理是先让光伏电池按照某一电压值输出，测得它的输出功率，然后再在这个电压的基础上给一个电压扰动，再测量输出功率，比较测得的两个功率值，如果功率值增加了，则继续给相同方向的扰动，如果功率值减少了，则给反方向的扰动。此法最大的优点在于其结构简单，被测参数少，能比较普遍的适用于光伏系统的最大功率跟踪。但是，在系统已经跟踪到最大功率点附近时，扰动仍然没有停止，这样系统在最大功率点附近振荡，会损失一部分功率，而且初始值和步长的选取对跟踪的速度和精度都有较大的影响。

7.简述交流配电柜的功能。

中小型太阳能光伏发电系统一般采用低压供电和输送方式，选用低压配电柜就可以满足输送和电力分配的需要。大型光伏发电系统大都采用高压配供电装置和设施输送电力，并入电网，因此要选用符合大型发电系统需要的高低压配电柜和升、降压变压器等配电设施。

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适用专业 光伏应用技术 考试方式(闭卷) 考试时间为 120 分钟 四、 计算题（共25分）

根据上表统计的日耗电量，考虑增加5%的预期负载余量，并确定使用直流工作电压为48V的逆变器，计算步骤如下： 1.电池方阵的发电电流， 方阵发电电流（A）I4596Wh1.0528.24A （5分）

485.17h(0.90.850.9)2.求太阳能电池方阵的总功率P

p28.24A48V1.431936W； （5分）

根据计算结果拟选用峰值功率100W、峰值电压34.5V（为24V蓄电池充电的电压）、峰值电流2.89A的太阳能电池组件20块，2块串联10串并联组成电池方阵，总功率为2000W。 3.计算蓄电池组的容量

蓄电池容量C(Ah)4596Wh1.051182Ah （5分）

48V50.850.5根据计算结果拟选用2V/600Ah铅酸蓄电池48块，24块串联2串并联组成电池组，总电压48V，总容量1200Ah。 （5分） 结构设计（5分）

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