2025年可再生能源技术与应用试卷及答案

2025年可再生能源技术与应用试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.2024年新型钙钛矿-硅叠层太阳能电池实验室转换效率突破的关键技术是？A.界面缺陷钝化工艺优化B.银浆印刷厚度增加C.玻璃基板透光率降低D.封装胶膜水汽透过率提高2.16MW级海上风电机组采用的智能控制技术核心是？A.基于AI的风场前馈预测算法B.传统PID控制参数固定C.叶片材料仅使用玻璃纤维D.塔筒高度与轮毂高度比例1:13.生物质快速热解技术中，主要液态产物的产率通常可达？A.10%-20%B.30%-40%C.50%-75%D.80%-90%4.增强型地热系统（EGS）开发的核心挑战是？A.地下3-5km高温高压环境下的裂缝网络构建B.地表钻井设备的常规维护C.地热流体中矿物质含量低D.热储层天然渗透率过高5.海洋波浪能振荡水柱式转换装置的能量传递路径是？A.波浪能→空气动能→涡轮机机械能→电能B.波浪能→液压能→机械能→电能C.波浪能→热能→机械能→电能D.波浪能→化学能→电能6.用于光伏组件的抗PID（电势诱导衰减）封装材料需具备的关键特性是？A.高体积电阻率和低离子迁移率B.低透光率和高吸水性C.高导热性和低耐候性D.低弹性模量和高膨胀系数7.2024年投运的某光热电站采用熔盐储热，其储热介质的典型工作温度范围是？A.50-150℃B.200-300℃C.400-565℃D.600-800℃8.垂直轴风力机相对于水平轴风力机的主要优势是？A.对风向变化不敏感，无需偏航系统B.单机容量更容易突破20MWC.叶片制造工艺更简单D.轮毂高度要求更高9.沼气工程中，干法厌氧发酵与湿法发酵的主要区别在于？A.原料总固体含量（TS）≥20%vsTS≤15%B.发酵温度35℃vs55℃C.产气中甲烷含量50%vs70%D.发酵周期3天vs30天10.漂浮式海上光伏系统的关键技术难点是？A.抗风浪结构设计与锚泊系统稳定性B.组件发电效率提升C.逆变器防水等级IP65D.电缆绝缘层厚度增加二、填空题（每空1分，共20分）1.2024年全球新增光伏装机容量约______GW，其中TOPCon电池市场占比首次超过PERC电池，达______%。2.中国首台18MW海上风电机组轮毂高度______米，叶片长度______米，扫风面积相当于______个标准足球场。3.生物质气化过程中，主要产物包括______、______和______，其中可燃成分以______和______为主。4.地热能发电按技术路线可分为______、______和______，其中______技术适用于中低温热储（100-150℃）。5.海洋温差能发电的系统类型包括______、______和______，其理论效率受______定律限制，实际效率通常低于______%。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述光伏组件PID效应的产生机理及3种主要防护措施。2.说明大型风电机组采用变桨距控制的核心作用，并对比主动变桨与被动变桨的技术差异。3.分析生物质直燃发电与气化发电在工艺流程、燃料要求及环保特性上的主要区别。4.地热能开发中，热储改造（如压裂）的主要目的是什么？列举2种常用改造技术并说明其适用条件。5.海洋能开发需重点考虑的环境影响因素有哪些？举例说明其中2类影响的具体表现。四、计算题（每题10分，共20分）1.某地面光伏电站安装300Wp单晶硅组件10000块，系统效率（包括逆变器、线损等）为82%，当地年平均峰值日照小时数为1300h。计算该电站的年理论发电量（单位：万kWh）。若当地脱硫煤标杆电价为0.42元/kWh，碳减排量按1kWh=0.8kgCO₂计算，求该电站年发电收益及碳减排量（单位：万元、吨）。2.某风电场安装5台6MW风电机组，其功率曲线显示：当风速为12m/s时，单机输出功率为5.8MW；年平均风速为8.5m/s，年有效风速（3-25m/s）小时数为7200h，机组可利用率为98%。假设该风场在有效风速区间内的平均输出功率系数为0.38（即实际功率=额定功率×功率系数），计算该风电场的年实际发电量（单位：万kWh）。五、论述题（20分）结合2024年技术进展，论述可再生能源多能互补系统（如“光伏+风电+储能”“光热+生物质”等）的设计要点。需从资源匹配性、技术耦合方式、经济性优化及对电网稳定性的影响4个维度展开分析。答案一、单项选择题1.A2.A3.C4.A5.A6.A7.C8.A9.A10.A二、填空题1.290；382.152；123；3.23.合成气；生物炭；木醋液；CO；H₂4.干蒸汽发电；闪蒸发电；双工质发电；双工质5.开式循环；闭式循环；混合循环；卡诺；7三、简答题1.PID效应机理：组件在高负偏压下，玻璃中的Na⁺通过封装胶膜迁移至电池表面，引发载流子复合增加，导致效率衰减。防护措施：①使用高电阻率封装胶膜（如EPE）；②采用负极接地设计降低组件电势差；③优化电池表面减反膜的致密性，减少离子渗透通道。2.变桨控制核心作用：通过调节叶片桨距角，在低风速时最大化捕获风能，高风速时限制功率输出，保护机组安全。主动变桨：由控制系统实时根据风速调节桨距角，响应速度快（≤1°/s），适用于大型机组；被动变桨：依赖离心力或弹簧力自动调节，结构简单但精度低，多用于小功率机组。3.直燃发电：流程为燃料破碎→炉内燃烧→蒸汽发电；燃料需预处理至粒径＜50mm，含水率≤20%；排放以颗粒物和NOx为主，需安装布袋除尘+SCR脱硝。气化发电：流程为燃料气化→合成气净化→燃气轮机/内燃机发电；燃料适应性更广（包括农林废弃物、城市固废），含水率可放宽至30%；排放中焦油需严格净化，CO₂排放强度低于直燃（因能量转化效率更高）。4.热储改造目的：通过人工造缝提高热储渗透率，增强地热流体循环能力。常用技术：①水力压裂：向井内注入高压水（压力＞地层破裂压力），适用于脆性岩层（如花岗岩）；②化学压裂：注入酸液溶解矿物（如碳酸盐岩），适用于可溶岩地层。5.环境影响因素：①海洋生态：如波浪能装置可能改变局部流场，影响鱼类洄游；②电磁辐射：海底电缆产生的电磁场可能干扰海洋生物导航（如鲨鱼）；③景观影响：海上风电阵列可能影响沿海视觉环境。具体表现：某波浪能示范项目监测显示，装置附近50m内水流速度降低15%，导致底栖生物群落结构发生变化；某海上风电项目海底电缆周边100m范围内，电鳐的活动频率下降30%。四、计算题1.年理论发电量=300Wp×10000块×1300h×82%÷1000=300×10000×1300×0.82÷1000=300×10×1300×0.82=300×10660=3,198,000kWh=319.8万kWh。发电收益=319.8万kWh×0.42元/kWh=134.316万元。碳减排量=319.8万kWh×0.8kgCO₂/kWh=2558.4吨。2.单机额定功率6MW，有效风速小时数7200h，可利用率98%。单机年实际发电量=6MW×0.38×7200h×98%=6×0.38×7200×0.98=6×0.38×7056=6×2681.28=16,087.68MWh=1608.768万kWh。风电场年发电量=5台×1608.768万kWh=8043.84万kWh。五、论述题1.资源匹配性：需分析区域内不同可再生能源的时空互补特性。例如，西北某地区光伏发电高峰在正午（10:00-16:00），风电高峰在夜间（20:00-次日6:00），两者联合可平滑出力曲线；光热+生物质系统中，光热依赖日照，生物质可提供稳定基荷，弥补光热夜间缺电问题。2.技术耦合方式：①物理耦合：如光伏支架与风机塔架共用基础，降低土地成本；②能量转换耦合：光热电站的蒸汽可与生物质锅炉蒸汽并网，提高汽轮机效率；③控制耦合：通过多能协调控制系统（如基于AI的预测算法），实时调节各能源出力，避免弃风弃光。3.经济性优化：需综合考虑初始投资、运行维护成本及收益。例如，“光伏+储能”系统中，储能电池（如磷酸铁锂）的成本需低于峰谷电价差收益；“风电+制氢”系统需评估绿氢售价与灰氢的竞争力，2024年绿氢成本已降至25元/kg以下，接近灰氢（20-30元/kg）。