光伏试题1(20210506173309)

1、光伏试题1 一、选择题 1. 太阳能光伏发电系统中，孤岛效应指在电网失电情 况下，发电设备仍作为孤立电源对负载供电这一现象。 2. 某单片太阳电池测得其填充因子为 77.3%，其开路电压 为0.62V，短路电流为5.24A,其测试输入功率为15.625W, 则此太阳电池的光电转换效率为 _A_。 A . 16.07% 3. 太阳能光伏发电系统中，太阳电池组件表面被污物遮 盖，会影响整个太阳电池方阵所发出的电力，从而产生热 斑效应 4. 下列表征太阳电池的参数中，哪个不属于太阳电池电学 性能的主要参数掺杂浓度 5. 蓄电池的容量就是蓄电池的蓄电能力，标志符号为C, 通常用以下哪个单位来表征蓄电池

2、容量安时_。 6. 蓄电池使用过程中，蓄电池放出的容量占其额定容量的 百分比称为放电深度 7. 太阳电池是利用半导体光生伏打效应的半导体器 件。 8. 在衡量太阳电池输出特性参数中表征最大输出功率与 太阳电池短路电流和开路电压乘积比值的是 _填充因子 9. 太阳电池单体是用于光电转换的最小单元，其工作电压 约为 _400500 _mV,工作电流为 2025mA/cm 二、填空题 1. 太阳能光伏发电系统中，没有与公用电网相连接的光伏 系统称为 离网（或独立） 太阳能光伏发电系统；与公共 电网相连接的光伏系统称为并网（或联网）太阳能光伏 发电系统。 2. 根据光伏发电系统使用的要求，可将蓄电池串

3、并联成蓄 电池组，蓄电池组主要有三种运行方式，分别为循环充放 电制、定期浮充制、连续浮充制。 3. 太阳能光伏控制器主要由开关功率器件、控制电路和其 他基本电子元件组成。 4. 太阳电池的测量必须在标准条件（STC下“欧洲委员 会”定义的101号标准，其条件是光谱辐照度为 _1000_W/m2 光谱为 _AM_1.5_ 电池温度为 25C。 5. 硅基太阳电池有单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池以及 非晶硅太阳电池等。通常情况其光电转换效率最高的是 单晶硅太阳电池，光电转换效率最低的是 _非晶硅_太 阳电池。 6. 太阳能利用的基本方式可以分为四大类，分别为 _光热 效应/发电_、_光电效应/光伏

4、发电_、光化学利用以及 光生物利用。 7. 太阳能光伏发电系统绝缘电阻的测量包括 太阳电池 方阵的绝缘电阻测量、功率调节器绝缘电阻测量以及 接地电阻的测量。 8. 蓄电池放电时输出的电量与充电时输入的电量之比成为 _容量输出效率_。 9. 在太阳电池外电路接上负载后，负载中便有电流流过， 该电流称为太阳电池的 。10光热发电中用于跟踪聚集 太阳光线的设备称为 _定日镜_。 三、简答题 1. 简述太阳能电池的工作原理。 答：太阳能电池工作原理的基础是半导体 PN结的光生伏 特效应。当太阳光或其他光照射半导体的 PN结时，形成新 的空穴-电子对，在PN结电场的作用下，空穴由n区流向p 区，电子由P

5、区流向N区，结果便 在PN结两侧形成了正负电荷的积累，在N区和P区之间 的薄层就产生电动势。将半导体做成太阳能电池并外接负 载后，光电流从P区经负载流至N区，负载即得到功率输 出，太阳能便变成了电能。 2. 说明光伏发电系统的组成及各个部分的作用。 答：光伏发电系统通常由太阳能电池组件（太阳能电池 板或光伏组件）、蓄电池组、控制器、逆变器等几部分构 成。 太阳能电池组件也叫太阳能电池板，是太阳能发电系统 中的核心部分，是能量转换的器件，其作用是将光能转换 成电能。 蓄电池的作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电 能并可随时向负载供电。 控制器的作用是使太阳能电池和蓄电池高效、安全、可 靠地。

6、工作，以获得最高效率并延长蓄电池的使用寿命， 能自动防止蓄电池过充电和过放电。 逆变器的作用是将直流电转换成交流电的设备。 3. 光伏发电系统的一般分类如何？各种类型光伏发电系统 的工作原理如何？（独立系统、并网系统）答：分类： 光伏发电系统分为独立系统、并网系统。 工作原理：1）独立光伏发电也叫离网光伏发电。主要 由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负 载供电，还需要配置交流逆变器，其工作原理：白天在太阳 光的照射下，太阳能电池组件产生的直流电流通过控制器 一部分传送到逆变器转化为交流电，一部分对蓄电池进行 充电；当阳光不足时，蓄电池通过直流控制系统向逆变器 送电，经逆变器转化为

7、交流电供交流负载使用。 2）并网太阳能光伏发电系统是将光伏阵列产生的直流电 经过并网逆变器转换成符合公共电网要求的交流电之后直 接接入公共电网。当太阳能光伏发电系统发出的电能充裕 时，可将剩余的电能送入公共电网；当太阳能光伏发电系 统提供的电力不足时，由电网向负载供电。由于向电网供 电时与电网供电方向相反，所以称为有逆流光伏发电系统。 当太阳能光伏发电系统即使发电充裕时，也不向公共电网 供电，但当太阳能光伏发电系统供电不足时，贝y由公共电 网供电。 1. 简述光伏发电站的组成及原理。 答：组成：光伏阵列、防雷汇流箱、直流防雷配电柜、 并网逆变器、交流配电柜 光伏阵列的作用：将光能转换成电能。

8、防雷汇流箱的作用：减少了太阳能光伏阵列与逆变器之 间的连线，方便维护，提高可靠性。并网逆变器的作用： 将电能转化为与电网同频、同相的正弦波电流，馈入公共 电网。 交流配电柜的作用：将逆变器输出的交流电接入后，经 过断路器接入电网，保证系统的正常供电，同 时还能对线路电能的计量。 直流防雷配电柜的作用：将直流汇流箱输出的直流电流 进行汇流，再接到逆变器。 2. 光伏组件的安装方式如何？各有什么特点？（固定式、 跟踪式） 答：分为固定式和跟踪式。 特点：1）固定式指的是阵列朝向固定不变，不随太阳 位置变化而变化，这种安装方式简单快捷，光伏支架部分 的成本较低，但由于光伏组件固定不动，不能随阳光的移

9、 动而移动，无法保证获取到最大的阳光辐射，所以发电量 相对偏低，优点是抗风能力强，安装方式简易，工作可靠， 造价低。 2)跟踪式光伏阵列通过相应的机电或液压装置使光伏阵 列随着太阳的高度和方位角的变化而移动，使得在接近全 日照过程中太阳光线都与光伏阵列垂直，由此提高太阳能 光伏阵列的发电能力，与固定式相比，在相同日照条件下， 光伏阵列效率提高达2030%单轴跟踪式只能围绕一个旋 转轴旋转，光伏阵列只能跟踪太阳运行的方位角或者高度 角两者之一的变化，双轴跟踪式可沿两个旋转轴运动，能 同时跟踪太阳能的方位角与高度角的变化，但也存在结构 复杂、造价相对较高、维护成本高等问题。 3. 蓄电池充电过程如

10、何？如何实现蓄电池充电中各阶段 的自动转换？如何判断充电程度？如何实现充停控制？ 答：充电过程一般分为主充、均充和浮充。 主充、均充、浮充各阶段的自动转换方法有： (1) 时间控制，即预先设定各阶段充电时间，由时间继 电器或CPU控制转换时刻。 (2) 设定转换点的充电电流或蓄电池端电压值，当实际 电流或电压值达到设定值时，自动进行转换。 (3) 采用积分电路在线监测蓄电池的容量， 当容量达到 一定值时，则发出信号改变充电电流的大小。 判断充电程 度的主要方法有： (1) 观察蓄电池去极化后的端电压变化 （2）检测蓄电池的实际容量值，并与其额定容量值进行 比较，即可判断其充电程度。 （3）检测

11、蓄电池端电压判断。 主要的停充控制方法有：（1）定时控制。（2）电池温度 控制。（3）电池端电压负增量控制。 1. 光伏发电系统中为何要使用最大功率点跟踪算法？ 答：光伏模块可以工作在不同的输出电压，并对应输出 不同的功率。但对应于整个输出电压区间，模块只有工作 在某一输出电压时，其输出功率才能达到最大值，由于光 伏模块的P-U输出特性曲线随着外部环境的变化而变化， 在不同的光照强度或温度下，光伏模块最大功率点的位置 将发生偏移，使最大输出功率以及工作点电压都发生改变， 根据电路理论，当光伏电池的输出阻抗和负载阻抗相等时， 光伏电池能输出最大的功率。由此可见，光伏电池的MPPT 过程实际上就是

12、使光伏电池输出阻抗相匹配的过程，在实 际应用中，光伏电池的输出阻抗受环境因素的影响，需要 通过控制方法实现对负载阻抗的实时调节，并使其跟踪光 伏电池的输出阻抗，以实现光伏电池的 MPPT空制。 2. 请说明电导增量法进行最大功率点跟踪的基本工作原理 并绘制其算法流程图。 答：电导增量法师通过比较光伏阵列的瞬时导抗与导抗 变化量的方法来完成最大功率点的跟踪，由光伏阵列的输 出特性可知，其P-特性曲线是一条一阶连续可导的单峰曲 线，在最大功率点处，功率对电压的导数为零，也就是说， 最大功率点的跟踪实质上就是寻找满足的点。 3. 请说明下图中描述的是何种现象，并说明该现象的定 义。 答：是并网光伏发

13、电系统的低电压穿越现象。对于光伏 发电系统是指当光伏电站并网点电压跌落的时候光伏电站 能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率支持电网 恢复正常，从而“穿越”低电压时间。第四次作业 1. 如何进行光伏阵列和蓄电池容量的设计？ 答：在设计和计算太阳能电池组件（光伏组件）或阵列 时，一般有两种方法。一种方法是用负载平均每天所需要 的用电量（安时数或瓦时）为基本数据，以当地太阳能辐 射资源参数，如峰值日照时数、年辐射总量等数据为参照， 计算出太阳能电池组件或方阵的功率，根据计算结果选配 或定制相应制的光伏组件，从而得到电池组件的外形尺寸 和安装尺寸。另一种方法是选定尺寸符合要求的电池组件， 根据该

14、组件峰值功率、峰值工作电流和日发电量等数据， 计算中确定电池组件的串、并联数及总功率。举例略。 蓄电池容量的设计： （1）将负载需要的用电量乘以根据实际情况确定的连续 阴雨天数得到初步蓄电池容量。连续阴雨天数选择，可根 据经验或需要在37天内选取，重要负载在715天内 （2） 蓄电池容量除以蓄电池的允许最大放电深度。 一般 情况下浅循环型蓄电池选用 50%勺放电深度，深循环型蓄电 池选用75%勺放电深度。 （3）综合（1）、（ 2）得电池容量的基本公式为： 负载日平均用电量？连续阴雨天数 最大放电深度 负载日平均用电量（W?h负载平均用电量？系统工作 电压蓄电池容量？ 2. 光伏发电系统易遭雷

15、击的主要部位有哪些？ 答：独立光伏电站主要由太阳能电池方阵、控制器、逆 变器、蓄电池组、交流配电柜和低压架空输出线路组成。 独立光伏电站易遭受雷击的部位有两处：太阳能电池板和 机房。 3. 雷电防护设备有哪些，原理如何？ 答：接闪器位于防雷装置的顶部，其作用是利用其高出 被保护物的突出地方把雷电引向自身，承接直击雷放电。 防雷器是一种能释放过电压能量、限制过电压幅值的设 备，也称避雷器、过电压保护器、浪涌保护器、电涌保护 器。其工作原理是低压时呈现高阻开路状态，高压时呈低 阻短路状态。当出现过电压时，防雷器两端子间的电压不 超过规定值，使电气设备免受过电压损坏；过电压作用后， 又能使系统迅速恢

16、复正常状态，起到防护雷电波侵入作用。 一般防雷器与被保护设备并联，安装在被保护设备的电源 侧。 第五次作业 1. 在我国西部某市需要在一条比较繁华的街区安装太阳能 路灯，已知：该路灯主光源 40W，辅光源15W主光源每天 需要连续工作6小时，辅光源每天需要连续工作 10小时， 阴雨天间隔最少6天，连续3个阴雨 天也能够正常工作，蓄电池采用铅酸蓄电池，放电深度 为75%该市平均辐照量为4.5kwh/怦，拟定温度损失因子 0.9，灰尘遮蔽因子0.9，蓄电池充放电效率0.85，请问： 该系统采用多少电压系统？需要多少安时的蓄电池？需要 多少瓦的太阳能电池组件？ 答：由于主光源工作6小时，辅光源工作1

17、0小时，计算 可得系统负载每天耗电功率为：40 x 6+15X 10=390Wh 根 据阴雨天最少间隔六天和系统需要持续3个阴雨天工作， 可得系统太阳能组件功率为： 390W乍 4.5 - 0.9 十 0.9 - 0.85 x 1.5=188W 已知系统负载 每天用电量390V，通过计算可得蓄电池容量： 390WX 3-0.75=1560Wh假定系统电压为24V,则可得蓄电 池Ah数为：1560Wlr 24V=65Ah故此可得本系统可选择电 压为24V,使用蓄电池容量为2块65Ah,使用太阳能电池 组件规格为180W至190W 2. 请说明扰动观测法进行最大功率点跟踪的基本工作原理 并绘制其算

18、法流程图。 答：扰动观测法是最常用的一种光伏阵列最大功率点跟 踪方法之一，其基本原理是：扰动光伏电池输出电压，然 后观察其输出功率的变化，根据输出功率的变化趋势决定 下一次扰动方向。如此反复，直到光伏电池达到最大功率 点，扰动观察法实际上就是让工作电压向最大功率点方向 移动。 3什么是热斑效应，有什么危害，如何避免？ 答：太阳能电池（组件）通常安装在地域开阔、阳光充 足的地带，在长期使用中难免落上飞鸟、尘土、落叶等遮 挡物，这些遮挡物在太阳电池组件式行就形成了阴影，但 组件的其余部分仍处于阳光暴晒之下，这样局部被遮挡的 太阳能电池（或组件）就要由未被遮挡的那部分太阳能电 池（或组件）来提供负载所需的功率，使该部分太阳电池 如同一个工作在反向偏置下的二极管，其电阻和压降较大, 从而消耗功率而导致发热，这就是热斑效应。这种效应能 严重地破坏太阳能电池，严重的可能使焊点融化、封装材 料破坏，甚至会使整个组件失效，为防止太阳能电池由于 热斑效应而