2025年大学《应用气象学》专业题库- 气象预报在太阳能光伏运营中的应用

2025年大学《应用气象学》专业题库——气象预报在太阳能光伏运营中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项字母填在题后括号内）1.太阳辐射到达地表时，主要包含的波段是？A.红外线、可见光、紫外线B.伽马射线、X射线、紫外线C.微波、红外线、无线电波D.可见光、紫外线、无线电波2.影响地表接收太阳辐射最多的气象要素是？A.云量B.大气水汽含量C.风速D.气温3.光伏电池输出的基本参数不包括？A.开路电压(Voc)B.短路电流(Isc)C.最大功率点(Pmax)D.大气压力4.以下哪种天气现象通常对光伏电站的发电量有最显著的负面影响？A.阴天B.薄雾C.晴朗无云D.微风5.数值天气预报（NWP）模型的主要驱动力是？A.气象员的经验B.地面观测数据C.大气环流理论D.计算机模拟结果6.在光伏电站运营中，风速预报的主要应用价值在于？A.预测发电功率B.评估设备负载C.防御沙尘暴D.防范设备过热7.气象卫星获取的云图信息，对于光伏电站运营的主要意义在于？A.精确测量云层厚度B.判断云的类型C.估算未来一定时间的辐照度变化趋势D.预测降水强度8.光伏电站功率曲线（P-VCurve）分析中，通常会结合哪项气象数据进行？A.风速数据B.气压数据C.温度数据D.降水数据9.“集合天气预报”的主要目的是？A.提供更精细的空间预报B.提供多个可能的不同预报结果C.缩短预报时间D.提高预报精度10.在进行光伏发电量潜力评估时，除了历史气象数据，通常还需要考虑？A.地形地貌B.电网接入条件C.政策补贴力度D.资金投入规模二、填空题（每空1分，共15分。请将正确答案填在题后横线上）1.太阳直接辐射是指太阳光沿_________方向到达地面的辐射。2.光伏电池的光电转换效率是指输出的_________功率与输入的太阳辐射功率之比。3.大气对太阳辐射的削弱作用主要包括_________、散射和吸收三种形式。4.利用气象雷达可以监测大气的_________场分布，对于风能和光伏电站的运维有重要意义。5.光伏电站的发电量主要取决于日照强度、日照_________和光伏电池的温度等因素。6.气象预报的准确性通常用预报误差和_________来衡量。7.极端天气事件，如台风、冰雹等，对光伏电站可能造成_________和结构性损坏。8.在光伏电站运维中，根据天气预报安排清扫积尘工作，主要是为了提高电站的_________。9.短波辐射是指波长小于_________微米的辐射，主要包括紫外线、可见光和红外线。10.应用气象学将气象知识服务于农业、水利、能源等_________领域。三、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题）1.简述大气散射对到达地表的太阳辐射的影响。2.解释什么是光伏电池的I-V特性曲线，并说明其包含的主要参数。3.列举至少三种可以利用气象预报信息进行规避或减轻其负面影响的光伏电站运营活动。4.简述温度预报对光伏电站发电量估算的影响机制。四、计算题（每题10分，共20分。请列出计算步骤并给出结果）1.某地实测太阳总辐射为800W/m²，其中直接辐射为400W/m²。假设大气透明度（Kt）为0.7，请估算该地的散射辐射。（提示：散射辐射=总辐射-直接辐射，或利用Kt=直接辐射/(总辐射-散射辐射)）2.已知某光伏组件在标准测试条件（STC，即AM=1.5,T=25°C）下的最大功率输出为200W。现场测量温度为35°C，实际辐照度为800W/m²（假设在AM=1.5时，温度系数为-0.004W/W/°C，辐照度系数为0.033W/W%/100W/m²）。请估算该组件在现场条件下的实际输出功率。（提示：需考虑温度和辐照度对功率的影响）五、论述题（15分。请结合实际，深入论述气象预报在大型光伏电站精细化运营中的重要性。）试卷答案一、选择题1.A2.A3.D4.A5.B6.B7.C8.C9.B10.A二、填空题1.直线2.电3.散射4.风速5.时间6.预测不确定度7.设备8.发电量9.0.7610.生产三、简答题1.解析思路：大气中的气溶胶、水汽等粒子会散射太阳辐射。散射分为天空散射（使天空呈现蓝色，部分散射辐射到达地面形成漫射光）和地面反射（部分散射辐射被地面反射后到达其他区域）。散射削弱了沿直线传播的直接辐射，增加了到达地面的散射辐射（漫射光），使得晴天时地面接收的太阳辐射光谱发生变化，总辐射减少，但漫射辐射增加，对光伏电池的输出有直接影响。2.解析思路：I-V特性曲线是在固定温度下，光伏电池输出电流（I）与其两端电压（V）之间关系的曲线。主要参数包括：开路电压（Voc，曲线与电压轴的交点，此时I=0）、短路电流（Isc，曲线与电流轴的交点，此时V=0）、最大功率点（Pmax，曲线顶点对应的功率值）、填充因子（FF，Pmax/Voc×Isc，反映电池性能）。3.解析思路：运维活动包括清扫积尘（根据扬尘预报）、设备巡检（根据恶劣天气预报，如大风、雷暴）、防冻融（根据温湿度预报）、防过热（根据高温预报）、紧急抢修（根据极端天气预警）。利用气象预报可以主动安排工作，避免被动应对，提高效率，保障设备安全和发电量。4.解析思路：温度直接影响光伏电池的工作效率。电池温度升高，其内部电导率增加，产生的热量导致部分载流子复合增加，使得开路电压（Voc）下降。同时，高温还会导致PN结反向漏电流增大，进一步降低电池的填充因子（FF）。虽然在一定范围内，温度升高会略微增加短路电流（Isc），但总体上，温度升高对Voc和FF的负面影响通常大于对Isc的正面影响，导致电池的最大输出功率（Pmax）随温度升高而降低。因此，准确的温度预报对于精确估算光伏电站的实时发电量至关重要。四、计算题1.解析思路：方法一：直接计算。散射辐射=总辐射-直接辐射=800W/m²-400W/m²=400W/m²。方法二：利用透明度公式。Kt=直接辐射/(总辐射-散射辐射)，则0.7=400/(800-散射辐射)，解得散射辐射=(800-0.7×800)/0.7=800/1.4≈571.43W/m²。注意题目给定的Kt值与直接辐射和总辐射的关系不匹配，按方法一计算更直接。故散射辐射为400W/m²。2.解析思路：首先计算温度对功率的影响。温度变化量ΔT=35°C-25°C=10°C。温度降效=-0.004W/W/°C×10°C=-0.04。在STC功率基础上考虑温度影响：P_temp=200W×(1-0.04)=200W×0.96=192W。其次计算辐照度对功率的影响。STC辐照度1000W/m²，实际辐照度800W/m²，辐照度变化比率为800/1000=0.8。辐照度降效=1-0.8=0.2。考虑辐照度影响的功率：P_irradiance=192W×(1-0.2)=192W×0.8=153.6W。最终实际输出功率约为153.6W。五、论述题解析思路：气象预报是连接大气环境与光伏发电系统的桥梁，对于大型光伏电站实现精细化、科学化运营具有极其重要的意义。首先，光伏发电量的核心驱动力是太阳辐射，准确的太阳辐射（总辐射和直接辐射）预报是发电量预测的基础，有助于电站运营商进行电力交易、电网调度和用户供电承诺。其次，天气预报能提前预警对光伏设备可能造成损害的气象条件，如高风速可能导致叶片损坏或安全风险，高温可能引起电池衰减或热斑效应，沙尘可能覆盖电池表面显著降低效率，冰雹可能造成物理破坏。基于预报的主动运维（如及时清扫、设备加固、停机保护）可以最大限度地减少损失。再次，气象预报有助于优化电站的运行策略，例如，在预测到长时间阴雨天气