2025年大学《海洋技术》专业题库- 海上风电技术在海洋能源领域的应用

2025年大学《海洋技术》专业题库——海上风电技术在海洋能源领域的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项字母填在题干后的括号内）1.与陆上风电相比，海上风电场址选择的首要考虑因素通常不包括：A.风资源质量（风速、风向稳定性）B.海床地质条件与承载能力C.海上交通条件与航道限制D.噪音对附近居民的影响2.海上风电基础结构中，通常适用于水深较浅、海床地质条件较好的场址的是：A.漂浮式基础B.单桩基础C.导管架基础D.壳体基础3.海上风机叶片相较于陆上风机，通常设计得更长的主要原因是：A.需要更大的扫风面积以捕捉更强的风能B.为了减少材料使用，降低成本C.更方便运输到海上安装地点D.为了更好地抵抗盐雾腐蚀4.连接海上风电机组与陆上电网的主要电力传输方式是：A.架空输电线路B.海底通信光缆C.海底高压电缆D.水下声学通信5.海上风电场施工过程中，对大型风电机组叶片进行吊装的主要设备通常是：A.水下机器人B.海上移动起重机（如龙门吊）C.潜水员D.水下钻探平台6.海上风机偏航系统的主要功能是：A.将风能转化为电能B.使机舱始终对准来风方向，以最大化捕获风能C.驱动叶片进行变桨调向D.维持风机基础稳定7.以下哪项不属于海上风电对海洋环境可能产生的直接影响？A.施工和运营期间产生的噪音和振动B.海缆铺设对海床生物栖息地的占用C.风机基础释放的混凝土对海水pH值的影响D.大规模风电场对鸟类迁徙路线的空中阻挡8.衡量海上风电项目经济性的核心指标是：A.初始投资成本B.运维维护费用C.平准化度电成本（LCOE）D.政府补贴额度9.漂浮式海上风电技术主要克服了传统固定式基础在哪些方面的限制？A.水深限制B.海床地质条件限制C.风资源限制D.并网电压等级限制10.海上风电智能化运维的发展趋势主要体现在：A.减少现场人工巡检次数B.利用传感器、无人机、大数据等技术进行预测性维护和故障诊断C.提高风电机组的发电效率D.降低海缆的故障率二、名词解释（每小题3分，共15分。请给出每个名词的准确定义或解释）1.风功率密度2.单桩基础3.海上风电度电成本（LCOE）4.偏航系统5.漂浮式海上风电三、简答题（每小题5分，共20分。请简洁明了地回答下列问题）1.简述选择海上风电场址需要考虑的主要自然条件因素。2.与陆上风机相比，海上风机的基础结构设计面临哪些主要挑战？3.简述海上风电场施工过程中需要克服的主要环境风险。4.简述海上风电并网的主要技术难点。四、论述题（每小题10分，共20分。请结合所学知识，围绕下列主题进行较为全面的论述）1.论述海上风电发展面临的的主要技术挑战及其可能的解决方案。2.结合当前发展趋势，论述海上风电与其他海洋能源（如波浪能、潮汐能）或新兴技术（如氢能、储能）相结合的必要性和潜在前景。---试卷答案一、选择题1.D2.B3.A4.C5.B6.B7.D8.C9.A10.B二、名词解释1.风功率密度：指单位面积上接收到的风能功率，是衡量风能资源强度的重要指标，通常用瓦特每平方米（W/m²）表示。2.单桩基础：一种用于固定海上风电机组塔筒的基础形式，主要由一个垂直桩身和桩帽组成，适用于水深较浅、海床地质条件良好的区域。3.海上风电度电成本（LCOE）：指建设运行海上风电场在整个生命周期内平均生产每兆瓦时（MWh）电能所需的总成本，是评估海上风电项目经济性的核心指标。4.偏航系统：海上风电机组的关键组成部分，用于驱动机舱根据风向的变化旋转，使风轮始终朝向风向，以最大化捕获风能。5.漂浮式海上风电：一种不依赖固定海床进行支撑的海上风电技术，通过漂浮式基础（如浮桶、张力腿式、Spar浮筒式）将风电机组固定在深海海域，克服了固定式基础的水深限制。三、简答题1.选择海上风电场址需要考虑的主要自然条件因素包括：风资源质量（年平均风速、风速风向的稳定性、风功率密度）；水深条件；海床地质条件（承载力、稳定性、是否为软弱地基）；海水流况（流速、流向）；海洋环境条件（台风、海浪、潮汐、盐雾腐蚀等）；以及电网接入条件（距离陆上电网的远近、海底电缆铺设的可行性）。2.海上风机的基础结构设计面临的主要挑战包括：需要承受巨大的风载荷、波浪力、海流力、地震力等复合载荷作用；需要适应复杂多变的海洋地质条件（如软土地基、基岩面不规则）；必须具备高耐久性，抵抗海水腐蚀、海洋生物附着等影响；施工难度大、成本高，尤其是在深水和复杂海况下；海上运输和安装的局限性。3.海上风电场施工过程中需要克服的主要环境风险包括：恶劣海况（大风、大浪、台风）对施工船舶和设备安全构成威胁，可能导致施工延误甚至事故；施工活动（如打桩、吊装）产生的噪音、振动和海洋污染物（如油污、混凝土碎屑）可能对海洋生态环境造成影响；海上作业人员的安全风险较高；天气突变带来的突发状况。4.海上风电并网的主要技术难点包括：海上风电场距离陆上负荷中心通常较远，导致输电距离长，线路损耗大；海上电压等级提升和汇集形成的巨大容量电力需要高效、可靠地传输至陆地电网，对海缆和升压站技术要求高；需要解决海上风电的波动性和间歇性对电网稳定性的影响，可能需要配合储能或其他调节手段；海上电气设备长期运行环境恶劣（高盐雾、潮湿、腐蚀），对其可靠性提出严苛要求；并网控制的稳定性和灵活性问题。四、论述题1.海上风电发展面临的主要技术挑战及其可能的解决方案：*挑战一：基础结构在深水、复杂地质条件下的可靠性与经济性。深水或软弱地基上传统固定式基础成本高、技术难度大。解决方案：大力发展漂浮式基础技术，包括浮桶式、张力腿式、Spar浮筒式等，克服水深限制，拓展优质深水海域资源；优化基础设计，采用新材料、新工艺，提高基础自身的强度、耐久性和抗环境载荷能力。*挑战二：风电机组在恶劣海况下的可靠性与耐久性。海上环境腐蚀性强，风、浪、流、冰、台风等极端天气对设备考验严酷。解决方案：提高风电机组关键部件（如叶片、齿轮箱、轴承、塔筒）的设计标准和制造工艺，采用耐腐蚀材料（如复合材料叶片、涂层保护）；加强设备维护和监测，实现预测性维护；研发适应极端环境的专用风机型号。*挑战三：大规模、远距离、高电压输电的技术难题。海上风电场规模日益增大，输电距离通常很远，对海缆和升压站技术提出挑战。解决方案：发展大容量、高电压等级的海底电缆技术（如动态海缆、柔性直流输电技术VSC-HVDC），降低输电损耗，提高输电可靠性；优化海上汇集站和陆上升压站的设计，提高电气系统的稳定性和灵活性。*挑战四：海上施工、运维的技术难度与成本。海上作业环境复杂，施工难度大，运维成本高，人力成本占比重。解决方案：发展大型化、多功能的海上施工船舶和装备；利用无人机、水下机器人等技术进行自动化巡检、安装和维修；应用数字化、智能化技术（如数字孪生）优化设计、施工和运维管理，提高效率，降低成本。*挑战五：对海洋生态环境的影响及协同管控。海上风电开发可能对海洋生物、栖息地、航道等产生影响。解决方案：严格执行环境影响评价制度，科学选址，避开敏感生态区域；采用低噪音、低振动的施工设备和技术；加强施工期和运行期环境监测，及时采取缓解措施；开展生态补偿和修复研究。2.海上风电与其他海洋能源或新兴技术相结合的必要性和潜在前景：*必要性：*互补性：海上风电具有波动性和间歇性，而潮汐能、波浪能等海洋能源通常具有较好的稳定性和预测性，两者结合可以实现能源输出功率的平滑和互补，提高整体供能的可靠性和稳定性。*资源协同：许多海上风电场址附近可能同时存在其他海洋可再生能源资源，如潮流能、波浪能等，资源整合开发可以提高海域利用效率，降低综合开发成本。*系统优化：将海上风电与储能技术（如锂电池、液流电池、氢储能）结合，可以有效平抑风电的波动，提高电力系统对可再生能源的消纳能力，实现更灵活的能源调度。*技术融合：结合智能化技术（如大数据、人工智能、物联网）对海上风电场及其他海洋能源设施进行统一监测、管理和优化调度，可以提高能源系统的整体智能化水平和运行效率。*拓展应用场景：海上风电平台可以作为海上能源综合枢纽，为其他海洋产业（如海水淡化、海洋牧场、海上制氢）提供电力支撑，形成“海上孤岛”能源系统，拓展海上空间的经济价值。*潜在前景：*提高能源系统灵活性：海上风电+储能/其他可再生