2025年大学《应用气象学》专业题库- 气象学在风能利用中的应用

2025年大学《应用气象学》专业题库——气象学在风能利用中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪项不是风能资源的自然因素？A.风速B.风向C.气压D.地形2.风能密度是指单位时间和单位迎风面积上获得的_______能量。A.动B.势C.热D.化学3.风力发电机组的功率曲线描述了_______与输出功率之间的关系。A.风速B.风向C.温度D.湿度4.风力发电机组的可利用率是指_______时间内实际运行时间占总时间的百分比。A.一年B.半年C.一季度D.一个月5.风力发电机组偏航系统的功能是_______。A.调节叶片角度B.调节齿轮箱转速C.使机组迎向风向D.控制发电机输出电压6.风力发电机组叶尖速比是指_______与旋转速度之比。A.风速B.风向C.气温D.气压7.风力发电机组的变桨系统的主要作用是_______。A.调节发电机输出功率B.调节齿轮箱转速C.使机组迎向风向D.控制发电机输出电压8.风力发电机组运行过程中，监测风速和风向的主要目的是_______。A.控制偏航系统B.控制变桨系统C.评估发电效率D.以上都是9.风力发电机组常用的防雷措施包括_______。A.避雷针B.避雷带C.接地装置D.以上都是10.风力发电机组运行维护中，定期检查润滑系统的主要目的是_______。A.保证轴承正常运转B.减少机械磨损C.延长机组寿命D.以上都是二、填空题（每空1分，共20分）1.风能密度与风速的_______次方成正比。2.风力发电机组的功率曲线通常由制造商提供，用于评估机组的_______能力。3.风力发电机组的偏航系统通常采用_______传感器来检测风向。4.风力发电机组的变桨系统通常采用_______传感器来检测风速。5.风力发电机组运行过程中，监测振动的主要目的是_______。6.风力发电机组运行过程中，监测温度的主要目的是_______。7.风力发电机组常见的故障类型包括_______故障和_______故障。8.风力发电机组运行维护中，定期检查紧固件的主要目的是_______。9.风力发电机组运行维护中，定期检查电气系统的主要目的是_______。10.风力发电机组运行维护中，定期检查叶片的主要目的是_______。三、简答题（每题5分，共30分）1.简述风能资源的评估方法。2.简述风力发电机选址的气象因素。3.简述气象灾害对风力发电的影响。4.简述风力发电机组的功率调节方法。5.简述风力发电机组的维护保养内容。6.简述气象预报在风力发电站运行中的应用。四、计算题（每题10分，共20分）1.某地点的风速频率分布如下表所示（假设风能利用系数为0.4，空气密度为1.225kg/m³），请计算该地点的风能密度和年平均电能产量（假设风机扫掠面积为5000m²）。|风速(m/s)|频率(%)||---|---||3|5||5|10||7|15||9|20||11|25||13|15||15|10||17|5|2.某风力发电机组的额定功率为1500kW，额定风速为12m/s，风能利用系数为0.4，空气密度为1.225kg/m³，请计算该机组在12m/s风速下的输出功率。五、论述题（10分）论述气象学在风力发电站运行和维护中的应用。试卷答案一、选择题1.C2.A3.A4.A5.C6.A7.A8.D9.D10.D二、填空题1.三2.发电3.惯性4.速度5.判断故障原因6.防止过热7.机械；电气8.防止松动9.保证安全运行10.防止损坏三、简答题1.简述风能资源的评估方法。解析思路：风能资源评估主要是通过收集和分析长期的风速、风向等气象数据，常用的方法包括：①气象站观测法；②风廓线雷达法；③气象再分析数据法；④数值天气预报模型法。根据观测数据，可以计算风能密度、风功率密度、可利用风能等指标，并绘制风能资源图，为风力发电机选址提供依据。2.简述风力发电机选址的气象因素。解析思路：风力发电机选址需要考虑多个气象因素，主要包括：①风速：选择年平均风速高、年有效风时长的区域；②风向：选择主导风向稳定、风向变化小的区域；③风能密度：选择风能密度高的区域；④地形：选择开阔平坦、无遮挡的地形；⑤气象灾害：避开台风、冰雹等气象灾害频发的区域。3.简述气象灾害对风力发电的影响。解析思路：气象灾害对风力发电的影响主要体现在：①台风：可能导致叶片损坏、塔筒变形、电气系统故障等；②冰雹：可能导致叶片、机舱等部件损坏；③大雪：可能导致叶片结冰、塔筒承重过大等；④雷击：可能导致电气系统故障。这些灾害可能导致风力发电机组停机，甚至造成严重损坏，影响风力发电站的发电量和经济效益。4.简述风力发电机组的功率调节方法。解析思路：风力发电机组的功率调节方法主要包括：①变桨调节：通过改变叶片角度来调节输出功率，防止机组在低风速或高风速时过载；②偏航调节：通过改变机组的朝向来适应风向变化，使机组始终迎向风向；③发电机调速：通过调节发电机转速来调节输出功率，但这种方法应用较少。5.简述风力发电机组的维护保养内容。解析思路：风力发电机组的维护保养内容主要包括：①定期检查：包括机械部件、电气系统、润滑系统、紧固件等的检查；②清洁：定期清洁叶片、机舱等部件，防止灰尘和污染物影响运行；③涂漆：定期对金属部件进行涂漆，防止锈蚀；④故障排除：及时发现和排除故障，防止故障扩大。6.简述气象预报在风力发电站运行中的应用。解析思路：气象预报在风力发电站运行中具有重要的应用价值，主要体现在：①预测发电量：通过气象预报，可以预测风力发电站的发电量，为电力调度提供依据；②优化运行：根据气象预报，可以优化风力发电机组的运行策略，例如：在风速过低或过高时停机，防止机组过载或损坏；③安全防护：根据气象预报，可以提前做好安全防护措施，例如：在台风来临时停机，防止机组受损。四、计算题1.计算该地点的风能密度和年平均电能产量。解析思路：首先根据风速频率分布计算平均风速，然后根据平均风速计算风能密度，最后根据风能密度、风机扫掠面积和风能利用系数计算年平均电能产量。答案：风能密度约为300W/m²，年平均电能产量约为3.15MW·h。2.计算该机组在12m/s风速下的输出功率。解析思路：根据额定功率、额定风速和风能利用系数，可以计算出风能密度，然后根据风能密度、风机扫掠面积和风能利用系数计算输出功率。答案：输出功率约为1200kW。五、论述题论述气象学在风力发电站运行和维护中的应用。解析思路：风力发电站的运行和维护离不开气象学，气象学在以下几个方面发挥着重要作用：①气象监测：通过安装风速计、风向计等气象传感器，实时监测风速、风向、温度、湿度等气象要素，为风力发电机组的运行提供数据支持；②气象预报：通过气象预报，可以预测未来一段时间的气象变化，为风力发电机组的运行和维护提供决策依据；③故障诊断：通过分析气象数据与机组运行数据之间的关系，可以诊断故障原因，提高故障诊断的准确性