(2025年)风力发电技术考试题库及答案

(2025年)风力发电技术考试题库及答案一、单项选择题（每题2分，共40分）1.风力机捕获风能的理论最大效率由以下哪个理论决定？A.伯努利方程B.贝茨理论C.动量守恒定律D.能量守恒定律答案：B2.叶尖速比λ的定义是（）A.叶片尖端线速度与风速的比值B.风速与叶片尖端线速度的比值C.叶轮转速与发电机转速的比值D.发电机输出功率与理论最大风能的比值答案：A3.直驱式风电机组与双馈式机组的主要区别在于（）A.是否采用齿轮箱B.发电机类型C.变流器容量D.叶片材料答案：A4.风电机组偏航系统的主要作用是（）A.调整叶片角度以控制转速B.使叶轮始终正对风向C.提供刹车制动力D.稳定塔架结构答案：B5.以下哪种传感器常用于风电机组振动监测？A.温度传感器B.加速度传感器C.压力传感器D.湿度传感器答案：B6.海上风电机组基础结构中，适用于水深超过50米的是（）A.单桩基础B.导管架基础C.浮式基础D.重力式基础答案：C7.风电机组功率曲线中，“切入风速”是指（）A.机组开始发电的最低风速B.机组达到额定功率的风速C.机组允许运行的最高风速D.叶片开始变桨的风速答案：A8.变流器的核心功能是（）A.将机械能转换为电能B.将直流电转换为恒频恒压交流电C.调节发电机转速D.存储多余电能答案：B9.齿轮箱油液分析中，铁谱分析主要监测（）A.水分含量B.颗粒污染物成分C.粘度变化D.酸值答案：B10.智能风电场中，数字孪生技术的主要应用是（）A.实时监控机组运行状态B.模拟机组在不同工况下的响应C.优化功率预测模型D.自动提供维护工单答案：B11.风电机组刹车系统通常包括机械刹车和（）A.气动刹车B.液压刹车C.电磁刹车D.电阻刹车答案：A12.以下哪种故障会导致风电机组“过电流保护”动作？A.变流器IGBT模块损坏B.叶片结冰C.偏航电机故障D.齿轮箱油温过高答案：A13.计算风电场年等效满负荷小时数时，需要用到（）A.额定功率与年实际发电量的比值B.年实际发电量与额定功率的比值C.年平均风速与额定风速的比值D.扫风面积与叶轮直径的比值答案：B14.漂浮式海上风机的锚泊系统主要作用是（）A.支撑风机结构B.限制平台漂移C.传递电能至电网D.平衡波浪载荷答案：B15.风电机组状态检修的核心依据是（）A.固定时间间隔B.运行小时数C.实时监测数据D.厂家建议答案：C16.以下哪种技术可提高低风速地区风电机组的发电效率？A.增大叶轮直径B.降低额定风速C.采用直驱发电机D.增加塔架高度答案：D17.风电场接入电网时，需要满足的关键技术指标是（）A.有功功率因数B.低电压穿越能力C.叶片扫风面积D.齿轮箱效率答案：B18.叶片防雷系统的主要组成部分是（）A.接闪器、引下线、接地装置B.变流器、电容器、电抗器C.传感器、控制器、执行器D.轮毂、主轴、轴承答案：A19.风电机组齿轮箱常见的润滑方式是（）A.飞溅润滑B.压力循环润滑C.脂润滑D.油雾润滑答案：B20.以下哪项不属于风电机组运行数据的关键参数？A.机舱温度B.电网频率C.叶片俯仰角D.塔架高度答案：D二、多项选择题（每题3分，共30分）1.风力机空气动力学设计中，影响功率系数的因素包括（）A.叶尖速比B.叶片翼型C.空气密度D.攻角答案：ABD2.双馈感应发电机的特点包括（）A.变流器容量小（约为额定功率的25%-30%）B.可实现变速恒频发电C.适合直驱式机组D.对电网电压波动敏感答案：ABD3.风电机组振动异常的可能原因有（）A.轴承磨损B.叶片不平衡C.齿轮箱齿面损伤D.变流器故障答案：ABC4.海上风电相比陆上风电的优势包括（）A.风速更稳定B.机组维护成本低C.单机容量更大D.对环境影响小答案：ACD5.风电机组变桨系统的功能包括（）A.调节叶轮吸收的风能B.紧急停机时顺桨制动C.提高低风速时的效率D.补偿偏航误差答案：ABC6.储能系统与风电场结合的主要作用是（）A.平抑功率波动B.提高低电压穿越能力C.参与电网调峰D.降低叶片结冰概率答案：ABC7.风电机组状态监测系统（CMS）通常监测的参数有（）A.振动加速度B.油液颗粒度C.发电机温度D.风速风向答案：ABCD8.以下属于风电机组关键安全保护的有（）A.超速保护B.过温保护C.低电压保护D.叶片角度限制保护答案：ABCD9.大型风电机组（如16MW级）的技术挑战包括（）A.叶片材料强度要求更高B.塔架抗疲劳设计难度增大C.运输安装成本增加D.对电网频率支撑能力下降答案：ABC10.风电场功率预测的输入参数包括（）A.数值天气预报数据B.机组健康状态C.历史发电数据D.电网负荷需求答案：ABC三、判断题（每题1分，共10分）1.贝茨极限是风力机捕获风能的理论最大值，约为59.3%。（）答案：√2.直驱式风电机组因无齿轮箱，故发电机转速较高。（）答案：×（直驱发电机转速低，极数多）3.风电机组的额定风速是指机组能长期稳定运行的最高风速。（）答案：×（额定风速是达到额定功率的风速，切出风速是最高允许风速）4.变桨系统故障时，机组可通过偏航系统实现紧急停机。（）答案：×（紧急停机主要依赖变桨顺桨和机械刹车）5.齿轮箱油液中金属颗粒增加可能预示轴承或齿轮磨损。（）答案：√6.海上风机的防腐措施包括涂层保护、阴极保护和材料优化。（）答案：√7.风电场年利用小时数越高，说明机组发电能力越强。（）答案：√8.低电压穿越（LVRT）要求风电机组在电网电压跌落时断开连接。（）答案：×（LVRT要求机组保持连接并提供无功支持）9.叶片结冰会导致气动性能下降，可能触发机组停机保护。（）答案：√10.智能运维系统通过大数据分析可提前预测部件故障。（）答案：√四、简答题（每题5分，共20分）1.简述最大功率点跟踪（MPPT）控制的原理及实现方式。答案：MPPT控制的核心是使风电机组在低于额定风速时，通过调节叶轮转速或叶片角度，使叶尖速比保持在最优值（λopt），从而捕获最大风能。实现方式包括：①叶尖速比控制（通过风速和转速计算λ并调节）；②功率信号反馈控制（根据实时功率调整转速）；③爬山搜索控制（通过扰动转速并比较功率变化寻找极值点）。2.说明齿轮箱在双馈式风电机组中的作用及常见故障类型。答案：作用：将叶轮的低转速（约10-20rpm）提升至发电机的高转速（约1500rpm），匹配发电机的额定转速要求。常见故障：①轴承磨损或断裂；②齿轮齿面损伤（点蚀、胶合、断齿）；③润滑系统故障（油滤堵塞、油泵失效）；④箱体振动异常（对中不良、地脚松动）。3.列举海上风电机组与陆上机组在设计上的主要差异。答案：①基础结构：海上需应对波浪、海流载荷，采用单桩、导管架或浮式基础；②防腐设计：需额外涂层、阴极保护；③安装维护：依赖专业船舶和大型吊装设备，维护窗口期短；④电气系统：需考虑盐雾腐蚀，电缆采用海缆；⑤抗台风设计：叶片、塔架强度要求更高。4.分析风电机组发电量低于预期的可能原因（至少列出5项）。答案：①风速低于预测值；②机组可利用率低（故障停机时间长）；③叶片污染或结冰导致气动效率下降；④变流器效率降低（如IGBT模块老化）；⑤齿轮箱机械损耗增加；⑥功率曲线偏移（传感器校准误差）；⑦电网限电（弃风）。五、计算题（每题10分，共20分）1.某1.5MW风电机组，叶轮直径82m，当地空气密度1.225kg/m³。若风速为10m/s时，功率系数Cp=0.45，求此时机组的实际输出功率（保留两位小数）。解：扫风面积S=π(D/2)²=3.14(41)²≈5278.34m²理论风能功率P理论=0.5ρSv³=0.51.2255278.3410³≈3,227,450W≈3.23MW实际输出功率P实际=P理论Cp=3.230.45≈1.45MW答案：1.45MW2.某风电场年实际发电量为1.2亿kWh，安装40台2.5MW机组，计算该风电场的年等效满负荷小时数。解：年等效满负荷小时数=年实际发电量/(总装机容量)=120,000,000kWh/(402500kW)=120,000,000/(100,000)=1200小时答案：1200小时六、案例分析题（每题15分，共30分）案例1：某风电场3台2MW机组连续3天出现“变流器直流母线过压”故障停机，经检查电网电压正常，变流器冷却系统工作正常。试分析可能原因及排查步骤。答案：可能原因：①发电机侧变流器故障（如IGBT模块损坏，无法有效整流）；②网侧变流器调制策略异常（无法及时向电网输出有功）；③直流母线电容老化（容量下降，无法稳定电压）；④机组处于高风速区，叶轮捕获功率超过变流器额定容量；⑤转速传感器故障（导致变流器控制逻辑误判）。排查步骤：①查看故障录波数据，分析直流母线电压上升时的发电机功率、电网功率、转速等参数；②测试发电机侧变流器输出电流波形，检查IGBT模块是否击穿；③测量直流母线电容容值，确认是否低于额定值；④检查变流器控制程序是否存在版本缺陷（如高风速下的限功率逻辑失效）；⑤校准转速传感器，排除信号干扰。案例2：某海上风电场投运1年后，部分机组齿轮箱振动值异常升高（超过报警阈值），油液分析显示铁含量超标。试分析可能原因，并提出处理建议。答案：可能原因：①齿轮箱轴承早期磨损（如润滑不足、油质污染）；②齿轮齿面损伤（点蚀或胶合，因载荷突变或对中不良）；③齿轮箱与主轴对中