1、可再生能源發(fā)電技術(shù)思考題與習(xí)題參考答案第1章1-1.能源有哪些主要分類方法？新能源的概念是什么？答：一次能源與二次能源、可再生能源與非再生能源、常規(guī)能源與新能源等。1-2.舉例說明可再生能源（如風(fēng)能）與非再生能源（如煤）各自的優(yōu)缺點。答：可再生能源（如風(fēng)）的優(yōu)點是用之不盡，可以再生，并且利用過程中基本不產(chǎn)生污染，但缺點是能量密度通常較低，開發(fā)成本較高，難以存儲或運輸，只能就地轉(zhuǎn)化利用；非再生能源（如煤）的優(yōu)點是能量密度高，開發(fā)成本較低，可以儲存和運輸；缺點是短期內(nèi)無法再生，用一點就少一點，并且在利用過程中常會產(chǎn)生污染。3.發(fā)展可再生能源的意義何在？答：一是為了解決傳統(tǒng)化石能源資源有限、將會枯竭

2、的問題，二是解決環(huán)境污染問題。4.什么是能流密度？舉例說明可再生能源的能流密度有什么特點。答：能流密度是指單位體積或面積能源中所能獲得的功率，是能源品質(zhì)的重要指標，可再生能源如風(fēng)能、太陽能等能流密度都較低，約為100W/m2。第2章2-1.簡述風(fēng)的形成原因和不同級別風(fēng)的特點。答：是空氣流動的結(jié)果，由于密度不同或氣壓不同造成空氣對流運動。按照風(fēng)速大小可將風(fēng)劃分為不同風(fēng)力等級，簡稱風(fēng)級，風(fēng)級越大，形成的風(fēng)浪越大、破壞力越嚴重。2-2.常用的描述風(fēng)能的參數(shù)有哪些？答：主要包括風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)頻和風(fēng)速頻率。2-3.試計算下列不同風(fēng)速及面積上的風(fēng)功率，以kW表示，取空氣密度p=1.0kg/m3。直徑/m5

3、1050100風(fēng)速/（m/s）、51.24.9122.7490.61533.1132.5331.213246.925153.3613.315332613282-4.以10m高度為基準，試分別計算20m和50m高度的風(fēng)速增長系數(shù)，指數(shù)公式中取a=0.14。答：風(fēng)速增長系數(shù)分別為1.1和1.253。5.設(shè)風(fēng)分別以5m/s和15m/s各吹1h,取空氣密度p=1.0kg/m3。試計算：（1）在2h內(nèi)的平均風(fēng)速是多少？（2）平均風(fēng)功率密度是多少？答：平均風(fēng)速10m/s，平均風(fēng)功率密度500W/m2。6.根據(jù)圖2-74，設(shè)風(fēng)速為20m/s，試計算下列條件下風(fēng)力機的功率：（1）風(fēng)力機轉(zhuǎn)速為160r/min（

4、曲線A）；（2）風(fēng)力機運行在最大風(fēng)能利用系數(shù)曲線上（曲線B）；（3）風(fēng)力機運行于600N.m的恒轉(zhuǎn)矩曲線上（曲線C）；（4）設(shè)風(fēng)力機的額定風(fēng)速為12.5m/s（曲線A、B、C的交點），求該風(fēng)力機的額定轉(zhuǎn)矩、額定功率和額定轉(zhuǎn)速。答：（1）由圖可得160r/m時風(fēng)力機轉(zhuǎn)矩1500Nm,風(fēng)力機功率25.1kW；（2）圖中1400Nm-250r/min,對應(yīng)風(fēng)力機功率36.6kW；（3）圖中600Nm-380r/min,對應(yīng)風(fēng)力機功率23.9kW；（4）600Nm,10kW,160r/min,7.什么是貝茲（Betz）極限？其值為多少？答：風(fēng)力機風(fēng)能利用系數(shù)的極限即為貝茲極限，其值為0.593。8.什

5、么是風(fēng)力機的失速？答：當攻角處于臨界值以下時，隨著攻角增大葉片的升力系數(shù)增大，一旦攻角高于臨界值葉片的升力系數(shù)不升反降，即風(fēng)力機出現(xiàn)失速，這時攻角對應(yīng)的臨界值就是失速點，如下圖所示。9.風(fēng)力機分別運行在恒葉尖速比和恒轉(zhuǎn)速，試說明其性能有何不同？答：恒轉(zhuǎn)速運行的風(fēng)力機速度恒定不變，控制較簡單，但風(fēng)能利用率較低。而恒葉尖速比運行可以隨風(fēng)速變化成比例地調(diào)節(jié)風(fēng)力機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)最大功率點跟蹤，提高風(fēng)能利用效率，通過改變轉(zhuǎn)速，減小了陣風(fēng)等動態(tài)下的機械應(yīng)力，另外，變速風(fēng)力機還可以改善電能質(zhì)量和降低低功率時的運行噪聲。10.設(shè)風(fēng)力機的葉尖速比尢=7時有最大風(fēng)能利用系數(shù)C,試計算直徑分別為5m、10m、pmax5

6、0m和100m的風(fēng)力機在風(fēng)速為10m/s、20m/s和25m/s時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。答：風(fēng)速10m/s時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速分別為267.5轉(zhuǎn)/分、133.8轉(zhuǎn)/分、26.75轉(zhuǎn)/分和13.38轉(zhuǎn)/分；風(fēng)速20m/s時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速分別為535轉(zhuǎn)/分、267.5轉(zhuǎn)/分、53.5轉(zhuǎn)/分和26.75轉(zhuǎn)/分；風(fēng)速25m/s時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速分別為668.8轉(zhuǎn)/分、334.4轉(zhuǎn)/分、66.88轉(zhuǎn)/分和33.44轉(zhuǎn)/分。11.設(shè)某風(fēng)力機參數(shù)如下：額定功率1000kW，額定風(fēng)速13m/s，X=6.3，塔高60m,輪轂半徑1.5m，轉(zhuǎn)子半徑30m。試計算：（1）在額定風(fēng)速下葉尖和葉根的運動速度分別是多少？（2）額定轉(zhuǎn)矩是多少？答：（1）葉

7、尖運動速度81.9m/s，葉根運動速度4.1m/s。（2）額定轉(zhuǎn)矩366.3kN/m12.根據(jù)功率調(diào)節(jié)方式不同，風(fēng)力機有哪幾種主要類型？主動失速型風(fēng)力機與變槳風(fēng)力機有何異同？答：失速、主動失速和變槳三種類型。主動失速型風(fēng)力機與變槳風(fēng)力機都是通過調(diào)節(jié)槳距角來調(diào)節(jié)風(fēng)力機的功率，功率曲線基本相同，差異主要體現(xiàn)以下三點：調(diào)節(jié)方向不同；調(diào)節(jié)頻率不同；軸向推力變化規(guī)律不同。2-13.頻率為50Hz的4極籠型異步風(fēng)力發(fā)電機，其運行轉(zhuǎn)速范圍是多少？而對于雙饋異步發(fā)電機，則其運行轉(zhuǎn)速范圍又是多少？為什么會不同？答:籠型異步電機發(fā)電運行區(qū)間為叫,0，因籠型異步電機的臨界轉(zhuǎn)差率sk較小（5%左右），以sk=5%為例

8、50Hz4極籠型異步風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速范圍為1500轉(zhuǎn)/分1575轉(zhuǎn)份。雙饋異步發(fā)電機的最大轉(zhuǎn)差率約為0.3,50Hz4極的雙饋異步發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速范圍將為1050轉(zhuǎn)/分1950轉(zhuǎn)/分。兩者的差異在于最大轉(zhuǎn)差率的不同，雙饋異步發(fā)電機轉(zhuǎn)子側(cè)接入背靠背電壓源型功率變換器，通過控制轉(zhuǎn)子繞組具有轉(zhuǎn)差頻率的控制電流，可實現(xiàn)發(fā)電機寬范圍的變速運行。2-14.什么叫風(fēng)力發(fā)電機變速恒頻運行？哪些發(fā)電機屬于變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機？答：變速風(fēng)力機可以隨風(fēng)速的變化成比例地調(diào)節(jié)風(fēng)力機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)最大功率點跟蹤，提高了風(fēng)能利用率，采用變速風(fēng)力機的風(fēng)力發(fā)電機運行速度也將隨著風(fēng)速變化而變化，由于電網(wǎng)頻率總是固定不變，為實現(xiàn)發(fā)電機并網(wǎng)運

9、行，要求風(fēng)力發(fā)電機在不同運行速度下具有固定的頻率輸出，這就是風(fēng)力發(fā)電機的變速恒頻運行。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機主要包括雙饋異步發(fā)電機、永磁同步發(fā)電機。2-15.試比較雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機和低速直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機各有什么特點？答：雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機定子與傳統(tǒng)異步電機定子相同，三相定子繞組直接與電網(wǎng)相連，轉(zhuǎn)子為繞線式，通過集電環(huán)、電刷與背靠背功率功率變換器與電網(wǎng)相連，功率變換器容量約為發(fā)電機額定容量的三分之一，成本較低，但雙饋異步發(fā)電機難以制成多極低速電機，需要采用齒輪箱增速，另外存在電刷和滑環(huán)，需要定期維護，可靠性較低。低速直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子與風(fēng)力機直接相連，無需齒輪箱，發(fā)電機與電網(wǎng)之間通過全容量功

10、率變換器相連，功率變換器的直流環(huán)節(jié)使發(fā)電機與電網(wǎng)完全解耦，故障穿越能力更好，低速直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機的運行效率較高，無電刷、滑環(huán)和增速齒輪箱，可靠性較高。但低速直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機制造成本較高，且相對于高速的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機，其體積和重量均較大，給運輸、安裝施工等帶來了較大的難度，因此低速直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機更多地應(yīng)用于運輸條件更好、可靠性要求更高的海上風(fēng)電場。2-16.變速風(fēng)力發(fā)電機有什么優(yōu)點？什么是變速風(fēng)力發(fā)電機的最大功率跟蹤？答：在風(fēng)力發(fā)電中，由于風(fēng)速的不穩(wěn)定性，使發(fā)電機獲得不斷變化的輸入機械功率，而電網(wǎng)頻率固定，定速風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)速嚴格為同步轉(zhuǎn)速，風(fēng)力機功率的波動給風(fēng)力發(fā)電機造成沖擊，不利

11、于風(fēng)力發(fā)電機和整個風(fēng)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，變速風(fēng)力發(fā)電機可以變速恒頻運行，即電網(wǎng)頻率固定而發(fā)電機轉(zhuǎn)速可以隨變速變化而變化，提高了風(fēng)能利用效率，風(fēng)功率波動造成的機械沖擊小。當風(fēng)速一定時，風(fēng)力機獲得的功率將取決于風(fēng)能利用系數(shù)Cp，如果在任何風(fēng)速下，風(fēng)力發(fā)電機組都能在最大的風(fēng)能利用系數(shù)點運行，便可增加其輸出功率。因此，在風(fēng)速變化時，只要調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速，使其葉尖速度與風(fēng)速之比保持不變，就可獲得最佳風(fēng)能利用系數(shù)，從而獲得最大的風(fēng)功率輸出，這就是變速風(fēng)力發(fā)電機的最大風(fēng)能跟蹤。2-17.根據(jù)風(fēng)速不同，變速風(fēng)力發(fā)電機組有哪幾個運行區(qū)間？最大風(fēng)能跟蹤適用于哪個區(qū)間？答：五個區(qū)間：起動狀態(tài)，Cp恒定區(qū)，轉(zhuǎn)速恒

12、定區(qū)，功率恒定區(qū)，切出區(qū)。最大風(fēng)能跟蹤適用于Cp恒定區(qū)。2-18.當風(fēng)速大于額定風(fēng)速時,如何控制風(fēng)電機組的功率？此時風(fēng)能利用系數(shù)隨著風(fēng)速的增大如何變化？答：當風(fēng)速大于額定風(fēng)速時，通過減小轉(zhuǎn)速和改變槳距角控制風(fēng)電機組功率并維持在額定值，風(fēng)電機組工作于功率恒定區(qū)，風(fēng)能利用系數(shù)Cp快速下降。2-19.什么是風(fēng)力發(fā)電機的偏航？偏航系統(tǒng)主要有哪些類型？答：風(fēng)速和風(fēng)向經(jīng)常隨時間變化，為保證風(fēng)力機穩(wěn)定工作，必須有一種裝置使風(fēng)力機隨風(fēng)向變化自動繞塔架中心線旋轉(zhuǎn)，保持風(fēng)力機與風(fēng)向垂直，這種裝置叫做偏航。偏航系統(tǒng)分為被動偏航和主動偏航。2-20.什么是同步變槳？什么是獨立變槳？各有什么優(yōu)缺點？答：風(fēng)力機風(fēng)輪上三個

13、葉片的槳距角同步改變，即三個葉片的槳距角同時增大或者減小，任何時候它們的槳距角都相同，這稱為同步變槳，所謂獨立變槳，就是在同步變槳的基礎(chǔ)上，給每個葉片疊加一個獨立的槳距信號，使三個葉片具有不同的槳距角，從而具有不同的空氣動力學(xué)特性，以補償風(fēng)的不均勻性引起的俯仰載荷和偏航載荷。同步變槳的優(yōu)點是簡單、成本低、易于實現(xiàn)，但大型風(fēng)力機葉片承受的疲勞載荷較大，獨立變槳可大大減小風(fēng)力機葉片載荷及轉(zhuǎn)矩的波動，進而減小傳動機構(gòu)和齒輪箱的疲勞度以及塔架的振動，但是成本較高。2-21.風(fēng)力發(fā)電機的單機容量為什么越來越大？答：一直以來風(fēng)力發(fā)電機組的單機容量越來越大，原因在于單機容量越大，風(fēng)機的風(fēng)輪直徑就越大，安裝風(fēng)

14、力發(fā)電機的塔架高度也隨之增高，因此風(fēng)力發(fā)電機可以更為充分地利用風(fēng)資源更為豐富的高空風(fēng)能。以風(fēng)輪直徑D、塔架高度H、裝機容量P的風(fēng)電場為例，如果風(fēng)輪直徑增大一倍到2D,塔架高度為2H,風(fēng)電場裝機容量將為2.5P，進一步將風(fēng)輪直徑增大3倍至3D，塔架高度為3H,風(fēng)電場裝機容量將達4.3P。2-22.什么是風(fēng)力發(fā)電機組的低電壓穿越？我國對風(fēng)力發(fā)電機組的低電壓穿越的要求是什么？答：指由于電網(wǎng)故障或擾動引起風(fēng)電場并網(wǎng)點的電壓跌落時，在一定電壓跌落的范圍內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電機組能夠不間斷并網(wǎng)運行，并向電網(wǎng)提供一定無功功率，支持電網(wǎng)電壓恢復(fù)，直到電網(wǎng)恢復(fù)正常，從而穿越這個低電壓時間。我國2011年批準了低電壓穿越的

15、要求，要求：1）風(fēng)電機組應(yīng)具有在并網(wǎng)點電壓跌至20%額定電壓時能夠維持并網(wǎng)運行625ms的低電壓穿越能力；2）風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%時，風(fēng)電機組應(yīng)具有不間斷并網(wǎng)運行的能力；3）在電網(wǎng)故障期間沒有切出的風(fēng)電機組，在故障清除后其有功功率應(yīng)以至少10額定功率/秒的功率變化率恢復(fù)至故障前的狀態(tài)。2-23.當風(fēng)力發(fā)電機的并網(wǎng)點電壓跌落時，對雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機將產(chǎn)生什么影響？在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機組和低速直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組中，哪一個低電壓穿越能力更好？答：DFIG定子側(cè)直接聯(lián)接電網(wǎng)，這種直接耦合使得電網(wǎng)電壓的降落直接反映在電機定子端電壓上,首先導(dǎo)致定子電流增大；又

16、由于故障瞬間磁鏈不能突變，定子磁鏈中將出現(xiàn)直流分量，不對稱迭落時還會出現(xiàn)負序分量，在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出較大的電動勢并產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)子電流，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電路中電壓和電流大幅增加。定轉(zhuǎn)子電流的大幅波動，會造成DFIG電磁轉(zhuǎn)矩的劇烈變化，對風(fēng)機齒輪箱等機械部件構(gòu)成沖擊，影響風(fēng)機的運行和壽命。低速直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組的低電壓穿越能力更好。2-24.什么是風(fēng)電機組的高電壓穿越？簡述高電壓故障分別對雙饋異步發(fā)電機組和直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機組的影響。答：指由于無功功率過剩引起風(fēng)電場并網(wǎng)點的電壓升高時，在一定電壓驟升的范圍內(nèi)，風(fēng)電機組能夠不間斷并網(wǎng)運行。直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機組：當電網(wǎng)無功功率過剩等原因引起電網(wǎng)電壓驟升時，風(fēng)電機組并

17、網(wǎng)側(cè)電壓升高超過風(fēng)機輸出電壓幅值，由于變流器功率的限制作用，多余的電網(wǎng)能量將饋入風(fēng)電機組，此時風(fēng)力機捕獲風(fēng)功率不變，發(fā)電機繼續(xù)輸出有功功率，所以此時發(fā)電機與電網(wǎng)都向直流母線充電。類似于低電壓故障，直流母線電壓升高，不僅威脅直流側(cè)電容的安全，也會危害網(wǎng)側(cè)變流器。因此高電壓穿越時一方面要減少直流母線上多余的能量，另一方面也要消耗網(wǎng)側(cè)過剩的無功功率。雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機：電網(wǎng)電壓驟升會引起雙饋異步發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子磁鏈的變化，由于磁鏈守恒不能突變，定子和轉(zhuǎn)子中會出現(xiàn)暫態(tài)直流分量，不對稱故障時還會有負序分量，由暫態(tài)電流產(chǎn)生的磁鏈來抵消定子電壓驟升產(chǎn)生的磁鏈變化。因雙饋異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，直流暫態(tài)分量

18、將會導(dǎo)致定轉(zhuǎn)子電路中感應(yīng)電壓和電流的升高，嚴重時會超過電力電子器件和電機的安全限定值，造成設(shè)備的損壞。同時暫態(tài)過程會造成雙饋異步發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩的波動，這將給齒輪箱造成機械沖擊，影響風(fēng)電系統(tǒng)的壽命。2-25.與陸上風(fēng)電相比，海上風(fēng)電有什么優(yōu)缺點？答：海上風(fēng)電指通過在海上建設(shè)的風(fēng)電場來產(chǎn)生電能的發(fā)電方式，海上風(fēng)電具有一系列的優(yōu)點，主要包括：1）海上風(fēng)資源條件較陸地好，發(fā)電效率高；2）避免了陸上風(fēng)電的用地問題；3）縮短與負荷中心的距離，緩解陸上風(fēng)電的電網(wǎng)側(cè)限制。海上風(fēng)電也具有一些缺點，包括：1）開發(fā)技術(shù)要求高；2）開發(fā)成本高；3）海上氣候及波浪的變化對運維產(chǎn)生挑戰(zhàn)；4）需要專用的建設(shè)和維護設(shè)備；5）

19、極端海洋氣候的影響。2-26.簡述發(fā)展海上風(fēng)電的主要制約因素，為什么海上風(fēng)電適合采用單機容量更大的機組？答：相對陸上風(fēng)電的高成本和更為復(fù)雜的安裝技術(shù)需求是制約海上風(fēng)電發(fā)展的兩個重要因素。為了有效利用海上的風(fēng)資源條件，一般用于海上的單臺風(fēng)電機組都設(shè)計有較高的發(fā)電容量。從設(shè)計的角度來說，單機容量越大，設(shè)計所需的葉片就越長，以增大風(fēng)輪的掃風(fēng)面積和獲得更大的風(fēng)功率。此外，齒輪箱和發(fā)電機也會隨著機組容量的增加而尺寸相應(yīng)增大，而海上運輸不存在太多如陸上運輸那樣的尺寸限制，這有助于海上風(fēng)電場采用更大容量的機組。2-27.簡述海上風(fēng)電使用的基礎(chǔ)類型，非漂浮式基礎(chǔ)一般適用于水深較淺的地方，主要需要考慮哪些因素？

20、答：目前海上風(fēng)電機組依據(jù)不同水深采用不同的基礎(chǔ)設(shè)計，主要包括單柱式、重力式、三腳架式、三柱式、導(dǎo)管式、拉升腳平臺式、翼梁浮標式和半潛式。非漂浮式基礎(chǔ)一般適用于水深較淺的地方，主要需要考慮因素包括海上風(fēng)電機組承受的動態(tài)載荷、地基載荷情況。AA*r第3章1太陽能利用的主要方式有那幾種？試列舉一例你所熟悉的方式。答：主要有轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化為熱能，轉(zhuǎn)化為化學(xué)能等，具體參見圖3-1。例如：使用太陽電池進行光伏發(fā)電，將能量并入電網(wǎng)或獨立使用。2簡述中國太陽能資源分布情況。答：中國太陽能資源豐富，按年輻射量大小，可以分成四個資源帶：豐富帶（年輻射量26700MJ/m2）,較豐富帶（年輻射在54006700M

21、J/m2之間），一般帶（年輻射在42005400MJ/m2之間），貧乏帶（年輻射V4200MJ/m2）3試計算南京地區(qū)在7月30日的日出、日落時角及全天日照時間。答：7月30號的日期序號n為211,可得出赤緯角約為18.42；cosq=0.2089；可得出日出時角=102.06,日落時角=102.06，全天日照時間約為N=13.61h。srss4太陽能熱發(fā)電技術(shù)可分成那幾類？簡述塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要子系統(tǒng)構(gòu)成。答：太陽能熱發(fā)電技術(shù)可分成塔式系統(tǒng)、槽式系統(tǒng)（含線性菲涅爾式系統(tǒng)）、碟（盤）式系統(tǒng)三大類。塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要由以下子系統(tǒng)構(gòu)成：1）聚光子系統(tǒng)；2）集熱子系統(tǒng)3）發(fā)電子系統(tǒng)；4）

22、蓄熱子系統(tǒng)；5）輔助能源子系統(tǒng)；6）其它子系統(tǒng)。5太陽電池可分成那幾類？目前市場上占有率最高的是那類太陽電池？答：可分為硅系半導(dǎo)體，化合物半導(dǎo)體，有機半導(dǎo)體等幾個大類。目前市場占有率最高的是硅系半導(dǎo)體太陽電池。6解釋太陽電池的填充因子的意義。答：填充因子定義為太陽電池輸出的最大功率與開路電壓和短路電流乘積之比，填充因子越大，該電池的伏安特性曲線所包圍的面積也越大，表示伏安特性曲線越接近于正方形，這就意味著該太陽電池的最大輸出功率接近于所能達到的極限輸出功率，因此性能也就越好。7太陽電池的模型可用四個有明確意義的公式表示，試根據(jù)這四個公式，用教材中給出的典型參數(shù)，用Matlab搭建太陽電池的仿真

23、模型。答：四個公式分別表示太陽電池溫度與環(huán)境溫度的關(guān)系，短路電流與輻射強度、環(huán)境溫度等的關(guān)系，開路電壓與環(huán)境溫度等的關(guān)系，二極管電流與材料性質(zhì)，環(huán)境溫度，輻射強度，短路電流、開路電壓等的關(guān)系。可以利用m函數(shù)或模塊的方式搭建Matlab中太陽電池的仿真模型，可分成給定電壓求電流或給定電流求電壓等方式。也可以直接使用Matlab中模型，參數(shù)按實際參數(shù)調(diào)整來仿真。8在太陽電池諸多最大功率點跟蹤（MPPT）方法中，爬山法（擾動與觀察法）是使用最為廣泛的一種。試分析在爬山法中，太陽電池最少的工作點要有幾個，為什么？答：穩(wěn)定情況下，在爬山法中，太陽電池最少的工作點要有3個，只有3個工作點，因為才能判斷中間

24、工作點的功率是最大的。3-9光伏并網(wǎng)逆變器有幾種與電網(wǎng)的隔離方式，各有什么優(yōu)缺點？答：可分為工頻隔離變壓器與高頻隔離變壓器的方式。使用工頻隔離變壓器，效率較高，但體積大，成本高；使用高頻隔離變壓器，效率較低，但體積小，成本低。3-10某移動基站，采用48V直流供電，有兩套設(shè)備，一套工作電流為每天2A,工作24h,另一套工作電流為6A，每天工作10h。這一地區(qū)最低溫度為一16,最大連續(xù)陰雨天數(shù)為10天，放電深度設(shè)計為0.7，計算所需蓄電池組件。答：首先得到：負載日平均用電量=2X24Ah+6X10Ah=108Ah蓄電容量為：（因為最低溫度較低，取溫度修正系數(shù)為0.6）蓄電池容量（A人）=止型=2

25、571.43Ah0.6x0.7根據(jù)計算結(jié)果，可選用800Ah/2V的蓄電池，不難得到串聯(lián)數(shù)為24,并聯(lián)數(shù)為3.21，取整數(shù)為4,這樣蓄電池由800Ah/2V的96節(jié)蓄電池組成，其中串聯(lián)數(shù)為24,并聯(lián)數(shù)為4。3-11某校園安裝一太陽能庭院燈，燈具為兩只12V/9W的節(jié)能燈，每天工作8h,要求能連續(xù)工作6個陰雨天，已知當?shù)氐姆逯等照諘r數(shù)是5.0h，計算太陽電池總功率與蓄電池容量。18x818x8答:電池組件功率=x2W-57.6W蓄電池容量=x6x2Ah=144Ahk5.0丿k12丿3-12什么是光伏組件的PID現(xiàn)象？簡要分析PID現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因。答：是指太陽電池組件產(chǎn)生表面極化現(xiàn)象，導(dǎo)致組件

26、性能降低，降低光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率，這一現(xiàn)象稱為電勢誘導(dǎo)衰減（PotentialInducedDegradation，簡稱為PID）。太陽電池板安裝在戶外，由于防雷工程的需要，一般太陽電池板組件的鋁合金邊框都要求接地；太陽電池組件串聯(lián)后形成較高的系統(tǒng)電壓（以美國為代表的600V，以歐洲為代表的1000V）向逆變器供電，如果組件長期處于高電壓狀態(tài)下，玻璃、封裝材料之間會產(chǎn)生漏電流，大量電荷聚集在電池片表面，使得組件產(chǎn)生表面極化現(xiàn)象，產(chǎn)生PID效應(yīng)。3-13使用太陽電池仿真模型仿真表3-15模組在熱斑情況下的I-V特性曲線,假定每4個Solarcells有一個旁路二極管，模組中有8個Solarcel

27、ls出現(xiàn)完全不能發(fā)電的情況，工作在標準測試條件下。答：注意仿真中旁路二極管的設(shè)置。一個參考的曲線如下：3-14假定光伏系統(tǒng)由兩塊表3-15的太陽能模組串聯(lián)組成，一塊太陽電池承受的輻照強度為1000W/m2，塊為500W/m2，模組溫度為25C，試仿真這時系統(tǒng)的P-V特性曲線。3-15如何評價光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)電效率？解釋什么是“中國效率”？為什么要定義“中國效率”？答：每時每刻太陽輻照強度都在變化，即并網(wǎng)逆變器的輸入功率是時刻變化的，很顯然在某一固定太陽輻照強度下并網(wǎng)逆變器的發(fā)電效率并不能表示并網(wǎng)逆變器在實際中的運行效率如何評價與測量并網(wǎng)逆變器在實際運行中的效率呢？一個較好的辦法是通過對太陽能

28、輻射強度的分布統(tǒng)計，通過加權(quán)平均來綜合評價并網(wǎng)光伏逆變器的發(fā)電效率。我國太陽能資源區(qū)分為四類，在每一類地區(qū)中選取代表性區(qū)域分析不同功率區(qū)間的年累計發(fā)電量，按照歐洲效率以及加州效率取點的原則，在此基礎(chǔ)上選取相對穩(wěn)定且能覆蓋全功率范圍的統(tǒng)計區(qū)間，并計算出每段功率分檔上的年發(fā)電量的權(quán)重占比，體現(xiàn)出中國太陽能資源的特點，形成中國效率。定義“中國效率”是為了提高光伏并網(wǎng)系統(tǒng)整體發(fā)電量，體現(xiàn)出中國中國太陽能資源的特點。3-16光伏并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計中追求的主要指標是什么？光伏離網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計中追求的主要目標又是什么？兩者有什么不同？答：光伏并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計中追求的主要指標是年發(fā)電量最大；光伏離網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計中追求的主要目標

29、是系統(tǒng)在工作時間內(nèi)能夠滿足用電要求并可靠工作；由于夏季日照時間長，冬季日照時間短，如果離網(wǎng)系統(tǒng)是全年都要工作，通常設(shè)計中應(yīng)優(yōu)先滿足冬季的使用。離網(wǎng)系統(tǒng)不追求年發(fā)電量最大，重點是要保證在設(shè)計的工作時間能都能夠滿足用電要求。第4章1.什么是海洋能？開發(fā)海洋能具有的重要意義？答：指依附在海水中的可再生能源，海洋能主要以潮汐、波浪、海流、溫度差、鹽度梯度等形式存在于海洋之中。各種海洋能不僅是清潔的、可再生的綠色能源，而且蘊藏量非常巨大，海洋能的開發(fā)可以解決當今世界面臨的能源短缺和環(huán)境污染問題，從發(fā)展趨勢來看，海洋能必將成為沿海國家，特別是那些發(fā)達沿海國家的重要能源之一，海洋能開發(fā)作為未來的海洋產(chǎn)業(yè)，將

30、給海洋經(jīng)濟的發(fā)展帶來新的活力。2.海洋能具有什么特點？答：海洋能具有如下特點：1）在海洋總水體中的蘊藏量巨大，但單位體積、單位面積、單位長度所擁有的能量較小，利用效率不高，經(jīng)濟性差；2）具有可再生性，取之不盡，用之不竭；3）能量多變，具有不穩(wěn)定性；4）屬于一種潔凈能源，海洋能一旦開發(fā)后，其本身對環(huán)境污染影響很小。3.海洋能可分為哪些種類？答：潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、鹽差能。4.常見的波浪能發(fā)電裝置有哪些類型？各自具有什么特點？答：筏式，由鉸接的筏式浮體和液壓系統(tǒng)組成，筏式浮體利用縱搖運動吸收波能，不會向后方興波，吸波效率很高，筏式波浪能發(fā)電裝置的優(yōu)點是筏式浮體之間僅有角位移，即使在

31、大浪下，該位移也不會過大，故抗浪性能較好，缺點是裝置需順浪向布置，單位功率下材料的用量比垂直浪向布置的裝置大，增大了裝置成本。振蕩浮子式，浮體在波上做垂直方向的升沉運動。振蕩浮子式裝置由相對運動的浮體、錨鏈、液壓或發(fā)電裝置組成，這些浮體中有動浮體和相對穩(wěn)定的靜浮體，依靠動浮體與靜浮體之間的相對運動吸收波浪能，為了提高波能吸能效果，浮體的形狀設(shè)計極為關(guān)鍵。鴨式，用浮子繞軸心的縱搖代替升沉，其形狀合理，吸波效率較高。搖板式，吸能裝置由水室與擺板組成，該方式可以增加波能吸收的水深，但是由于擺板的雙向擺動，因此會降低其吸收效率。空氣式，又稱振蕩水柱式，利用空氣作為轉(zhuǎn)換的介質(zhì)，主要優(yōu)勢在于：第一它沒有任

32、何水下活動部件，結(jié)構(gòu)安全，維護方便；第二它將空氣作為能量載體，傳遞方便，而且可以簡單地通過一個收縮段而提高氣流速度，從而與二次轉(zhuǎn)換能很好地匹配。聚波儲能式，利用波浪在沿岸的爬升將波浪能轉(zhuǎn)換成水的勢能，其二次轉(zhuǎn)換實際上就是一般的水力發(fā)電，技術(shù)較為成熟，其不足之處是對于地形有一定的要求。5.潮汐能發(fā)電站有哪些種類？它們有何運行特點？答：豎軸式機組：將軸流式水輪機和發(fā)電機的軸豎向連接在一起，垂直于水面，這種布置結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠。由于豎軸式機組將水輪機置于較大的混凝土渦殼內(nèi)，發(fā)電機置于廠房的上部，所需廠房面積較大，工程投資偏高，而且潮汐電站水頭很低，豎軸水輪機只適用于小型潮汐電站機組。臥軸式機組：這

33、種型式的機組進水管較短，并且進水管和尾水管的彎度均大大減小，因而廠房的結(jié)構(gòu)簡單，水流能量損失也較少，因而性能比豎軸式機組優(yōu)越。由于需要很長的尾水管，所需廠房仍然較長，適用于潮差5m以下的中小型機組。燈泡貫流式機組：燈泡貫流式機組具有流道順直、水頭損失小、單位流量大、效率較高、體積較小及廠房空間較小等優(yōu)點，適合用作低水頭的大中型潮汐電站機組，燈泡貫流式機組的缺點是安裝操作不便、占用水道太多。全貫流式機組：全貫流式機組具有外形小、質(zhì)量輕，發(fā)電機布置方便、機組緊湊、經(jīng)濟性較好等優(yōu)點，廠房的面積可以大為縮小，進水管道和尾水管道短而直，因而水流能量損失小、發(fā)電效率高。全貫流式機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)子和定子之間為

34、動密封結(jié)構(gòu)，技術(shù)難度大，使得設(shè)備的加工難度加大。6.簡述海洋溫差發(fā)電閉式循環(huán)系統(tǒng)原理和優(yōu)缺點。答：不以海水而采用一些低沸點的物質(zhì)作為工作流體，在閉合回路中反復(fù)進行蒸發(fā)、膨脹做功、冷凝，因為系統(tǒng)使用低沸點工作流體，蒸汽的壓力得到提高。閉式循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點是：(1)采用低沸點工質(zhì)可以提高壓力差和壓力水平，因此，可以極大地縮小汽輪機尺寸，實現(xiàn)裝置的小型化。(2)海水不用脫氣，免除了這一部分動力需求。其缺點是：因為蒸發(fā)器和冷凝器采用表面式換熱器，導(dǎo)致這一部分體積巨大，金屬消耗量大，維護困難，另外海水與工質(zhì)之間需要二次換熱，減小了可利用溫差。7.什么是海洋流？海流能如何發(fā)電？答：海流指海水大規(guī)模相對穩(wěn)定的

35、流動以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動。海流發(fā)電是利用海流的沖擊力使水輪機旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，水輪機的設(shè)計是海流發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵，其性能優(yōu)劣直接決定著發(fā)電系統(tǒng)效率的高低。8.什么是鹽差能？有哪些鹽差發(fā)電的方案？答：是兩種濃度不同的溶液間以物理化學(xué)形態(tài)儲存的能量，這種能量有滲透壓、稀釋熱、吸收熱、濃淡電位差及機械化學(xué)能等多種表現(xiàn)形式。鹽差能的利用主要是發(fā)電，其基本方式是將不同鹽濃度的海水之間的化學(xué)電位差能轉(zhuǎn)換成水的勢能，再利用水輪機發(fā)電，具體主要有滲透壓式、蒸汽壓式和機械一化學(xué)式等，其中滲透壓式方案最受重視。第5章1.什么是生物質(zhì)和生物質(zhì)能？答：通過太陽的光合作用而形成的各種有機體總稱為生物

36、質(zhì)，包括所有動植物和微生物。生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能形式貯存于生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能量，它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源。2.根據(jù)生物質(zhì)的來源，可以把生物質(zhì)分為哪些類別？答：生物質(zhì)分為林業(yè)資源、農(nóng)業(yè)資源、生活污水和工業(yè)有機廢水、城市固體廢物及畜禽糞便等五大類。3.生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)工藝類型有幾種？答：常溫壓縮成型、熱壓成型和炭化成型三種，可制成棒狀、塊狀、顆粒狀等各種成型燃料。4.生物質(zhì)現(xiàn)代化燃燒技術(shù)有幾種形式？不同的燃燒技術(shù)有什么區(qū)別？答：主要有生物質(zhì)直燃發(fā)電、生物質(zhì)與煤混燃發(fā)電、城市廢棄物焚燒發(fā)電。生物質(zhì)直燃發(fā)電工藝簡單、設(shè)

37、備投資少，但利用可再生生物質(zhì)能源的效率低、成本高及風(fēng)險高，在能源市場的競爭中處于不利地位。生物質(zhì)與煤的混合燃燒技術(shù)，則充分利用了現(xiàn)有技術(shù)和設(shè)備，在現(xiàn)階段是一種低成本、低風(fēng)險可再生能源利用方式，并可實現(xiàn)燃料燃燒特性的互補，使得混合燃燒容易著火燃燒。城市廢棄物焚燒發(fā)電是利用焚燒爐對城市廢棄物中可燃物質(zhì)進行焚燒處理，達到城市垃圾無害化、減量化和資源化利用的目的，但焚燒設(shè)備投資成本高，廢棄物焚燒后產(chǎn)生的尾氣中含有多種有害物質(zhì)，若處理不當將對環(huán)境造成二次污染。5.什么是生物質(zhì)氣化技術(shù)？生物質(zhì)氣化的原理是什么？答：生物質(zhì)氣化發(fā)電的基本原理是把生物質(zhì)原料在氣化爐氣化生成可燃氣體并凈化，再利用可燃氣體推動燃氣

38、發(fā)電設(shè)備進行發(fā)電，這是一種最有效和最潔凈的現(xiàn)代化生物質(zhì)能利用方式設(shè)備緊湊，污染少，可以克服生物質(zhì)燃料的能量密度低和資源分散的缺點。生物質(zhì)氣化是以生物質(zhì)為原料，以氧氣（空氣或者富氧、純氧）、水蒸氣或氫氣等作為氣化劑，在高溫條件下通過熱化學(xué)反應(yīng)將生物質(zhì)中可燃的部分轉(zhuǎn)化為可燃氣的過程。6.生物質(zhì)燃氣有何特性？為什么生物質(zhì)燃氣需要凈化？答：生物質(zhì)氣化時產(chǎn)生的氣體，主要有效成份為co、h2和ch4等，稱為生物質(zhì)燃氣。生物質(zhì)氣化時氣化劑不同，獲得的生物質(zhì)燃氣具有不同的特點，以空氣為氣化劑，氣化效率較高，簡單、經(jīng)濟，但燃氣熱值較低；富氧氣體做氣化劑，在與空氣氣化相同的當量比下，反應(yīng)溫度提高，反應(yīng)速率加快，可

39、得到焦油含量低的中熱值燃氣，與城市煤氣相當，但富氧氣化需要增加制氧設(shè)備，電耗和成本增加；水蒸氣氣化燃氣質(zhì)量好，H2含量高，但需要蒸汽發(fā)生器和過熱設(shè)備，系統(tǒng)獨立性差，技術(shù)較復(fù)雜；不使用氣化介質(zhì)的熱解氣化同時產(chǎn)生固定炭、焦油和熱值較高的可燃氣。在氣化爐反應(yīng)過程中，燃氣中帶有一部分雜質(zhì)，包括灰分和焦油，必須從中分離出來，避免堵塞輸氣管道和閥門，影響系統(tǒng)的正常運行。7.什么是沼氣？沼氣的主要成分有哪些？答：是一種微生物在厭氧條件下分解有機物產(chǎn)生的可燃性氣體，主要成分是甲烷、二氧化碳和少量的硫化氫、氨、氫、一氧化碳、氮、氧等氣體。8.簡述沼氣發(fā)電的幾種形式及各自的特點。答：沼氣發(fā)電主要有內(nèi)燃機、燃氣輪機

40、和蒸汽輪機三種形式。內(nèi)燃機適合在4MW以下的小功率場合并具有較高的利用效率，由于沼氣發(fā)電一般具有功率較小的特點，目前普遍采用內(nèi)燃機發(fā)電機組進行發(fā)電，比較經(jīng)濟可行，燃氣輪機適合中大型功率，效率適中，而蒸汽輪機適用大型發(fā)電裝置，效率相對較低。第6章1.簡述地熱能的概念和來源。答：地熱能是來自地球深處的熱能，它源于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。地熱能是無污染的清潔能源，指在目前地質(zhì)環(huán)境技術(shù)與經(jīng)濟條件下可供人工開發(fā)的，地殼巖石與地熱流體中的熱能量及其伴生的有用組分。2.地熱資源是如何分類的？答：分為蒸汽型、熱水型、地壓型、干熱巖型和巖漿型等五類。3.簡述中國地熱資源分布情況。答：中國地熱資源的分布

41、主要與各種構(gòu)造體系及地震活動、火山活動密切相關(guān)，其中能用于發(fā)電的高溫地熱資源主要分布在西藏、滇西和臺灣地區(qū)，其他省區(qū)均為中低溫地熱資源。據(jù)估算，全國主要沉積盆地距地表2000米以內(nèi)儲藏的地熱能，相當于2500億噸標準煤的熱量，主要分布在松遼盆地、華北盆地、江漢盆地、渭河盆地、太原盆地、臨汾盆地、運城盆地等眾多的山間盆地以及東南沿海的福建、廣東、贛南、湘南等地。從分布情況下，中低溫資源由東向西減弱，東部地熱田位于經(jīng)濟發(fā)展快、人口集中、經(jīng)濟相對發(fā)達的地區(qū)。4.簡述地熱發(fā)電的類型。答：地熱發(fā)電可分為地熱蒸汽發(fā)電、地下熱水發(fā)電、全流發(fā)電和地下熱巖發(fā)電四種方式。5.影響地熱能利用的因素有哪些？答：有三個

42、重大技術(shù)難題阻礙了地熱發(fā)電的發(fā)展，這三個技術(shù)難題是：地熱田的回灌、腐蝕和結(jié)垢。第7章1電力電子器件的發(fā)展經(jīng)歷了那幾個時期？目前中低功率變換電路中主流器件是那幾種？各有什么特點？答：經(jīng)歷了四個發(fā)展時期，半控型器件，全控型器件，復(fù)合器件，聰明器件。主流器件是mosfet與IGBT。Mosfet開關(guān)頻率高，低電壓下導(dǎo)通等效電阻小，有正溫度系數(shù)；IGBT容量大，高壓下性能較好。2晶閘管導(dǎo)通的必要條件與關(guān)斷的充分條件是什么？答：必要條件：承受正向陽極與門極電壓；充分條件：陽極電流小于維持電流。3為什么說“電流有效值相等的原則”是選擇晶閘管器件電流的根本原則？答：只有電流效值才能正確表示器件在工作時的溫度

43、。7-4為什么要定義晶閘管器件的du/dt與di/dt？答：晶閘管PN節(jié)間有節(jié)電容存在，c*du/dt表示流過電容的電流，在晶閘管正向阻斷狀態(tài)下，如果du/dt太大，流過PN節(jié)的電流就會較大，這個電流相當于加了一具正向門極電壓，可能會使阻斷狀態(tài)下的晶閘管誤導(dǎo)通，因此要定義du/dt。晶閘管剛開始導(dǎo)通時，是一個由點到面的過程，如果電流上升太快（di/dt大），電流來不及擴散，會導(dǎo)通局部電流密度過大而損壞晶閘管，因此要定義di/dt。5為什么功率器件的驅(qū)動電路通常要求隔離？有那幾種隔離方式？答：驅(qū)動電路是弱電與強電的結(jié)合部分，為防止控制部分損壞，通常要加隔離措施。有光耦隔離，變壓器隔離，光纖隔離等

44、方式。6緩沖電路的主要作用是什么？簡述復(fù)合緩沖電路的工作原理。答：緩沖電路的主要作用是塑造開關(guān)管的開通與關(guān)斷軌跡，降低開通與關(guān)斷時器件承受的電壓、電流及其變化率。復(fù)合緩沖電路對開通與關(guān)斷過程都有保護作用。7-7簡述單相橋式PWM整流電路的工作過程。答：見教材第7章7.2.3節(jié)單相PWM整流電路部分。注意其升壓電路與直流boost電路的異同。Usud在整流運行狀態(tài)下，當uso時，由VT2、VD4、VD、Ls和VT3、VD、vd4、ls分別組成了兩個升壓斬波電路。以包含vt2的升壓斬波電路為例，當V2導(dǎo)通時，us通過V2、vd4向Ls儲能，當VT2關(guān)斷時，Ls中儲存的能量通過VD、VD4向直流側(cè)電

45、容C充電。當u0類似。7-8太陽電池的伏安特性曲線如圖7-52所示：U圖7-52中，UOC為其開路電壓，ISC為其短路電流，Um與Im分別為其最大輸出功率點對應(yīng)的電壓與電流。設(shè)有一種太陽電池板，其開路電壓為21V，Um為17.1V,其短路電為8A,Im為6A,現(xiàn)利用一塊太陽電池板給額定電壓為12V的鉛酸蓄電池充電，蓄電池電壓的波動范圍控制在122.4(V)之內(nèi)，假定一天之中中午時分太陽電池最大輸出電流為6A,黃昏與清晨輸出最小電流為0.2A，試為太陽電池板與蓄電池設(shè)計一個充電控制電路，并給出電路中的具體計算參數(shù)。答：要充分利用太陽能電池，就要使其工作在最大功率點附近。從參數(shù)可知，其最大功率點電

46、壓為21*0.8=16.8V,大于蓄電池電壓，所以電路要使用buck降壓電路。為保證電路工作在電感電流連續(xù)模式，按0.2A來設(shè)計電感量，電容量按1%電壓紋波來設(shè)計，確定工作頻率后，按上述參數(shù)即可設(shè)計電路中的電感，電容量值等。7-9一種簡易實用的太陽能充電控制器主電路結(jié)構(gòu)如圖7-53所示池太陽圖7-53習(xí)題7-9圖蓄電池假定圖7-53中的太陽電池板參數(shù)與蓄電池參數(shù)與上題相同，采用控制周期為500ms，調(diào)節(jié)占空比的控制方式，試分析其工作原理。答：開關(guān)管導(dǎo)通時，太陽電池板電壓與蓄電池電壓兩者電壓相等；關(guān)斷時兩者分開，通過控制占空比的大小，可以計算出一個PWM周期內(nèi)的蓄電池電壓平均值，從而控制蓄電池的

47、充電。7-10單相橋式全控整流電路，純電阻負載，要求Ud=1230V連續(xù)可調(diào)，在此范圍內(nèi)輸出電流均要達到20A,電路的最小觸發(fā)延遲角為20度，要求：對晶閘管選型(安全裕量為1)；變壓器二次側(cè)電壓、電流與容量。答：最小觸發(fā)延遲角對應(yīng)最大輸出電壓，有：U二0.45Ud21+cosa2-30=0.45U21+cos202-U2=68.74V12二0.45x68.741+cosa2-a2=102.95rJ兀sin2a+2兀(兀a)2=.2(1+cosa)d可得出102.95下的電流波形系數(shù)為6.45，實際流過的電流有效值為20*6.45=129A，最后得出：晶閘管電壓68.74*1.414=97.21

48、V，電流為129/1.57=82.17A；變壓器二次側(cè)電壓68.74V，電流129A，容量=68.74*129=8867.46VA7-11一個理想的Buck變換電路，欲通過導(dǎo)通比a控制保持輸出電壓恒定為5V,并希望輸出功率不小于5W,斬波頻率設(shè)定為50kHz,試計算電源電壓UE在1040V范圍內(nèi)，為保持變換器工作在電流連續(xù)導(dǎo)通模式下所需的最小電感L。答：根據(jù)輸出電壓與最小輸出功率，可計算出最小負載電流為1A。輸入電壓為10V時的計算：U5a=o=0.5E10根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，負載電流平均值與電感電流平均值相等，最小為1A。二丄(E-U)aT2Lor1.1(E-U)TI=i=0onLB2LP2L11

49、111二一(10-5)x0.5-nL二一(10-5)x0.5-二25(pH)2L50 x10310250 x103輸入電壓為40V時的計算：a=0=0.125E4011111二一(40-5)x0.125-nL二(40-5)x0.125-二43.75(卩H)2L50 x10340250 x103要在輸入電壓10到40V的范圍內(nèi)保持電感電流連續(xù)，則應(yīng)該選擇10V與40V兩種情況下計算得出的最大電感值，因此，最小電感為43.75uH。7-12光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中共模漏電流產(chǎn)生的根本原因是什么？答：主要是由于光伏并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)間沒有間隔，由于調(diào)制方法的不同，逆變器輸出中點對地電壓之和可能會不恒定，造成共模

50、電壓較大，從而產(chǎn)生共模漏電流。7-13影響光伏并網(wǎng)系統(tǒng)共模漏電流大小的因素有那些？答：主要有太陽電池與大地之間寄生電容的大小，逆變器輸出中點對地電壓之和的變化率等因素。7-14MMC常見的子模塊拓撲有幾種？試分析全橋子模塊在閉鎖、正向投入、反向投入、切除狀態(tài)下的電路工作圖。答:MMC常見的子模塊拓撲有半橋子模塊(Half-BridgeSM，HBSM)、全橋子模塊(Full-BridgeSM，F(xiàn)BSM)和雙箝位子模塊(Clamp-DoubleSM,CDSM)等。全橋子模塊在閉鎖、正向投入、反向投入、切除狀態(tài)下的電路工作圖如下：全橋子模塊(FBSM)的拓撲結(jié)構(gòu)如下圖所示，每個子模塊包含4個IGBT

51、(T】，T2，T3,T4)、4個反并聯(lián)二極管(久，D2,D3,D4)以及一個電容器(C)。uM為子模塊的輸出電壓，iM為子模塊的流入電流，UC為子模塊的電容電壓。FBSM拓撲結(jié)構(gòu)與HBSM分析類似，可以根據(jù)4個IGBT的開通關(guān)斷情況可以將FBSM的工作狀態(tài)進行分類：（1）閉鎖狀態(tài)：這種工作狀態(tài)下開關(guān)管T、T2、T3、T4都關(guān)斷。與HBSM同樣地，這種工作狀態(tài)正常運行時是不允許出現(xiàn)的；（2）正向投入狀態(tài)：這種工作狀態(tài)下開關(guān)管J、T4開通，T2、T3關(guān)斷。這種狀態(tài)下，無論isM0還是iSM0還是iSM0還是iSM0,子模塊輸出電壓都是0。第8章1.簡述電力儲能系統(tǒng)的主要作用。答：隨著可再生能源的普

52、遍應(yīng)用，以及電網(wǎng)調(diào)峰、提高電網(wǎng)可靠性和改善電能質(zhì)量的迫切需求，電力儲能系統(tǒng)的重要性日益凸顯，其主要作用如下：1）平抑風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電的功率波動，改善電能質(zhì)量，緩解電網(wǎng)調(diào)峰壓力，從而降低電力系統(tǒng)的運行成本和碳排放；2）降低配套輸電線路容量需求，提高現(xiàn)有發(fā)輸配用電設(shè)備的利用率；3）增強電力系統(tǒng)穩(wěn)定性；4）減少旋轉(zhuǎn)備用；5）降低發(fā)電煤耗、供電線損，減少用戶的用電費用；6）提高供電可靠性，減少停電損失。2.電力儲能技術(shù)如何分類？各自具有什么優(yōu)缺點？答：各種電力儲能技術(shù)在能量、功率密度、轉(zhuǎn)化效率及成本方面存在差異，對應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域也有較大區(qū)別，按照電能轉(zhuǎn)換存儲形式可以劃分為機械儲能、電磁儲能

53、、電化學(xué)儲能三大類。機械儲能是指將電能轉(zhuǎn)換為機械能存儲，在需要使用時再重新轉(zhuǎn)換為電能，主要包括：抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能。抽水蓄能具有循環(huán)效率高、額定功率大、容量大、壽命長、維護費用低等優(yōu)點，但其建設(shè)費用較高，建設(shè)周期較長，對蓄能電站的選址也有較高要求。壓縮空氣儲能建設(shè)投資和發(fā)電成本低于抽水蓄能電站，安全系數(shù)高、容量大、壽命長，缺點是能量密度低，并受巖層等地形條件的限制。飛輪儲能的優(yōu)點是效率可達90以上，循環(huán)使用壽命長，無噪聲，無污染，維護簡單，可連續(xù)工作，缺點是能量密度比較低，保證系統(tǒng)安全性方面的費用很高，在小型場合還無法體現(xiàn)其優(yōu)勢。電磁儲能包括：超導(dǎo)磁體儲能、超級電容器儲能。超導(dǎo)磁

54、體儲能具有響應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)換效率高、比容量大等特點。超導(dǎo)儲能主要受到運行環(huán)境的影響，即使是高溫超導(dǎo)體也需要運行在液氮的溫度下，目前技術(shù)還有待突破。超級電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次，性能穩(wěn)定，具有比普通電容器更大的容量，超級電容器儲能系統(tǒng)的容量范圍寬（從幾十千瓦到幾百兆瓦），放電時間跨度大（從毫秒級到小時級），但存在能量密度低、端電壓波動大等缺點。電化學(xué)儲能主要是蓄電池儲能。蓄電池有著漫長的歷史，目前已經(jīng)發(fā)展出包括鉛酸電池、鎳系電池、鋰系電池以及液流電池、鈉硫電池等類型。成熟的電化學(xué)儲能技術(shù)如鉛酸、鎳系鋰系已經(jīng)大量應(yīng)用，具有廣闊的發(fā)展前景。8-3.簡述蓄電池的分類。答：目前常用的蓄電池類型有5種，

55、分別為：鉛酸電池（Pb-acid）、鎳鎘電池（NiCd）、鎳氫電池（NiMH）、鋰離子電池（Li-ion）和鋰聚合物電池（Li-polymer）等。蓄電池類型和電壓畜電池類型蓄電池電壓/V說明鉛酸電池2.0最經(jīng)濟實用鎳鎘電池1.2具有記憶效應(yīng)鎳氫電池1.2無鎘，壽命長鋰離子電池3.6安全，沒有鋰金屬鋰聚合物電池3.6無液態(tài)電解液4.蓄電池充電過程包含幾個階段？蓄電池充電需要注意哪些事項。答：正常的蓄電池充電過程包含下述三個階段：1）快速充電階段：在此階段將對蓄電池充入80%90%的電能。2）漸減充電階段：在此階段充電速率逐漸減小，直到蓄電池充滿電。3）涓流充電階段：當蓄電池充滿電后，采用涓流充電來補充蓄電池的自放電。當蓄電池充滿電后，再對蓄電池充電將會引起電池發(fā)熱，存在電池發(fā)生爆炸的危險。另外過充電將在電極處產(chǎn)生過多的熱量并引起電極損壞，致使蓄電池壽命縮短。為了實現(xiàn)蓄