2025年(光伏电站设计)光伏电站设计科目试题及答案

2025年(光伏电站设计)光伏电站设计科目试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在2025年新版《光伏电站设计规范》中，对于山地光伏电站的坡度限制，下列哪一项描述最准确？A.东西向坡度≤25°，南北向坡度≤30°B.任意方向坡度≤20°C.东西向坡度≤35°，南北向坡度≤25°D.坡度限制仅与组件倾角有关，与地形方向无关答案：C2.某双面组件项目地位于北纬30°，地表反射率ρ=0.28，若采用固定倾角安装，最优倾角（按年发电量最大计算）约为：A.22°B.30°C.34°D.38°答案：C3.2025年起，逆变器中国效率（ChinaEfficiency）加权计算中，30%负载点权重由0.08调整为：A.0.10B.0.12C.0.15D.0.18答案：B4.在1500V直流系统中，当采用铝合金电缆-光伏专用线（XLPE-90℃）时，其长期允许载流量（环境温度45℃，单根穿PVC管）最接近：A.210AB.255AC.305AD.350A答案：C5.某山地项目采用单轴跟踪，地形高差在200m内，若要求阵列行距最小化同时满足全年9:00–15:00无遮挡，其最小南北间距（m）与阵列宽度（m）的比值约为：A.1.2B.1.5C.1.8D.2.1答案：B6.2025版《光伏电站防雷设计导则》规定，山地光伏电站接地网工频接地电阻值在一般土壤（ρ≤100Ω·m）中不应大于：A.1ΩB.2ΩC.4ΩD.10Ω答案：B7.对于采用“组件→优化器→集中逆变器”拓扑的项目，若单块组件额定功率为605W，优化器最大直流输入电流为20A，则优化器允许的最大直流输入电压（V）至少为：A.30B.35C.40D.45答案：C8.在2025年新并网规则下，220kV升压站主变压器选择中，若光伏渗透率≥60%，其短路阻抗优选值（%）为：A.8B.10C.12D.14答案：C9.采用“光伏+储能”共享电站模式时，2025年政策要求储能配置时长（h）与光伏装机（MW）的比值不低于：A.0.1B.0.2C.0.3D.0.5答案：B10.在2025年碳排因子更新后，华东电网边际碳排因子（tCO₂/MWh）降至：A.0.532B.0.495C.0.451D.0.403答案：D二、多项选择题（每题3分，共30分，每题至少有两个正确答案，多选、少选、错选均不得分）11.下列哪些因素会显著影响双面组件背面增益率？A.地表反射率B.组件离地高度C.支架檩条宽度D.逆变器MPPT路数E.组件封装材料透光率答案：A、B、C、E12.2025年起，光伏电站设计阶段需对“光伏+农业”模式进行专项评估，必须包含：A.作物光照补偿模型B.支架立柱桩基对土壤压实度影响C.农业机械通行通道宽度D.组件清洗水回用系统E.农户土地租金年度递增系数答案：A、B、C、D13.在1500V系统中，直流侧绝缘监测装置（IMD）需满足：A.不平衡接地故障检测时间≤10sB.对称接地故障检测时间≤30sC.可检测接地电阻≤50kΩD.故障定位精度≤5mE.具备0–1000Hz交流注入法答案：A、C、D14.关于2025版《光伏电站无人机巡检技术规范》，下列说法正确的是：A.红外巡检应在辐照度≥600W/m²时进行B.可见光巡检分辨率≤1cm/pixelC.红外热灵敏度≤50mKD.巡检高度一般≤50mE.数据需接入国网新能源云平台答案：B、C、D、E15.采用“跟踪+储能”联合策略时，储能系统可发挥的作用有：A.平滑跟踪误差导致的功率突变B.降低逆变器超配弃光C.提供夜间无功支撑D.抑制高渗透率下电压波动E.替代跟踪支架机械驱动答案：A、B、C、D16.2025年起，光伏电站设计阶段需进行“组件衰减双因子”评估，双因子指：A.LIDB.PIDC.LeTIDD.UV老化E.微裂纹扩展答案：A、C17.在220kV升压站主接线设计中，下列措施可限制短路电流水平：A.主变分裂运行B.采用高阻抗变压器C.35kV侧加装限流电抗器D.220kV母线分段运行E.光伏逆变器降额运行答案：A、B、C、D18.2025年新版《光伏电站土地复合利用指南》规定，下列区域禁止布置光伏阵列：A.基本农田核心区B.生态红线一级管控区C.天然林乔木层覆盖度≥0.4区域D.饮用水源一级保护区E.坡度≥40°的陡坡地答案：A、B、C、D19.在“整县推进”屋顶分布式项目中，屋面荷载复核需考虑：A.组件及支架自重B.风荷载（50年一遇）C.雪荷载（100年一遇）D.检修集中活荷载E.地震作用（8度设防）答案：A、B、D、E20.2025年起，光伏电站设计阶段需提交“退役期材料回收方案”，其中必须包含：A.组件玻璃回收路径B.铝边框回收率承诺C.逆变器PCB板重金属处理D.电缆铜再生能耗E.支架镀锌层无害化处置答案：A、B、C、E三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）21.2025年起，所有新建光伏电站必须配置5%的储能，且储能时长不低于1h。答案：×22.双面组件背面增益率随离地高度增加而单调递增，但超过2.5m后增幅趋缓。答案：√23.在1500V系统中，当采用铝合金电缆时，其直流压降可接受上限为2%。答案：√24.2025版规范允许采用无人机红外巡检替代人工热成像抽检，但抽检比例不得低于5%。答案：√25.对于“光伏+渔业”项目，组件最低点距常水位高度不应低于0.8m。答案：×26.2025年起，逆变器需具备快速频率响应（FFR）功能，其响应时间≤1s。答案：√27.在220kV升压站中，主变中性点经小电阻接地方式可有效抑制单相接地过电压。答案：√28.2025年新版规范将光伏组件质保期最低要求由12年提高到15年。答案：×29.采用“跟踪+储能”方案时，储能系统可完全消除跟踪支架阴影遮挡损失。答案：×30.2025年起，光伏电站设计阶段需进行“全生命周期碳足迹”评估，包含组件运输环节。答案：√四、计算题（共40分，要求写出完整公式、代入数据、中间步骤、结果及单位）31.（10分）某山地光伏电站采用双面单晶硅组件，额定功率605W，组件开路电压Voc=49.8V，最大功率点电压Vmpp=41.5V，温度系数βVoc=–0.28%/℃，βPmpp=–0.36%/℃。项目地极端低温–10℃，极端高温45℃，逆变器最大直流输入电压1100V，MPPT范围200–1000V。若每串22块组件，请校核：（1）极端低温下，组件串联后开路电压是否超限；（2）极端高温下，组件串联后工作电压是否低于MPPT下限；（3）若超限，提出两种可行调整方案并给出计算依据。解：（1）极端低温–10℃，ΔT=25–(–10)=35℃，Voc(–10℃)=49.8×[1+0.0028×35]=49.8×1.098=54.68V，串电压=22×54.68=1203V＞1100V，超限。（2）极端高温45℃，ΔT=45–25=20℃，Vmpp(45℃)=41.5×[1–0.0036×20]=41.5×0.928=38.51V，串电压=22×38.51=847.2V＞200V，未低于下限。（3）调整方案：方案A：减串至20块，Voc_max=20×54.68=1093.6V＜1100V，满足；方案B：采用二极管分段串联，每段11块，段间加旁路开关，运行时段并联，低温时段分段串联，使最大串电压≤1093.6V。32.（10分）某平地项目装机容量为100MW，采用固定倾角28°，组件为605W双面，背面增益率10%，当地水平面总辐射GHI=1450kWh/m²，经PVsyst计算倾斜面比能量YAC=1780kWh/kW。若逆变器超配系数1.2，系统效率（含逆变器、线路、变压器、灰尘、温度等）86%，求：（1）首年发电量；（2）若组件首年衰减2.5%，之后每年衰减0.45%，求第25年发电量；（3）25年总发电量。解：（1）直流侧装机=100MW×1.2=120MW，首年发电量E1=120000kW×1780kWh/kW×0.86×(1+0.10)=120000×1780×0.946=201.3GWh。（2）第25年衰减率=0.025+0.0045×24=0.133，第25年发电量E25=E1×(1–0.133)=201.3×0.867=174.5GWh。（3）25年总发电量=ΣE1×(1–0.025–0.0045×(n–1))，n=1~25，等差数列求和：S25=25×E1–0.0045×E1×(0+1+…+24)=25E1–0.0045×E1×300=25E1–1.35E1=23.65E1=4760GWh。33.（10分）某220kV升压站主变容量为100MVA，短路阻抗Uk=12%，系统基准容量Sj=100MVA，220kV侧系统短路容量为2000MVA，35kV侧为600MVA。请计算：（1）主变高压侧短路电流（kA）；（2）主变低压侧短路电流（kA）；（3）若35kV侧拟加装限流电抗器，将短路电流限制至20kA，求电抗器额定电抗（Ω）。解：（1）系统电抗Xs=Sj/Ss=100/2000=0.05pu，主变电抗Xt=Uk×Sj/St=12×100/100=0.12pu，总电抗XΣ=0.05+0.12=0.17pu，高压侧短路电流Ik_H=Sj/(√3×U_H×XΣ)=100/(√3×220×0.17)=1.56kA。（2）低压侧系统电抗Xs_L=100/600=0.167pu，总电抗XΣ_L=0.12+0.167=0.287pu，低压侧基准电流I_j=100/(√3×37)=1.56kA，Ik_L=I_j/XΣ_L=1.56/0.287=5.44kA。（3）目标短路电流20kA→对应电抗X_target=I_j/20=1.56/20=0.078pu，需加电抗X_L=0.287–0.078=0.209pu，额定电抗值X(Ω)=X_L×Z_j=0.209×(37²/100)=0.209×13.69=2.86Ω。34.（10分）某“光伏+储能”共享电站，光伏装机80MW，储能配置16MW/32MWh，采用磷酸铁锂电池，充放电效率92%，DOD90%，容量保持率90%（第10年）。储能用于削峰填谷，峰谷价差0.45元/kWh，辅助服务补偿0.25元/kWh，年利用天数300天，每天一充一放。求：（1）年峰谷套利收益；（2）年辅助服务收益；（3）若初始投资为1.6元/Wh，运维0.03元/Wh/年，折现率6%，求10年净现值（NPV）。解：（1）年放电量=32MWh×0.92×0.9×300=7.95GWh，套利收益=7.95×0.45=3.58百万元。（2）辅助服务收益=7.95×0.25=1.99百万元。（3）初始投资=32000kWh×1.6=51.2百万元，年运维=32000×0.03=0.96百万元，年净现金流=(3.58+1.99)–0.96=4.61百万元，10年NPV=–51.2+4.61×(P/A,6%,10)=–51.2+4.61×7.360=–51.2+33.9=–17.3百万元。五、综合设计题（共50分）35.（50分）阅读下列项目边界条件，完成整套初步设计说明书（不含图纸，但需给出主要设备清单、阵列布置、电气主接线、土建、防雷、道路、清洗、储能、经济测算）。项目地：北纬38.5°，东经106.2°，宁夏中卫沙坡头区，海拔1250m，荒漠草原地貌，地势平坦，局部有沙丘，高差<3m。气象：年水平面总辐射1650kWh/m²，年日照时数2850h，极端低温–24℃，极端高温42℃，最大风速28m/s，主导风向NW，沙尘日数25天，降水180mm/a。土地：国有未利用地，面积2.5km×1.2km，租期25年，租金450元/亩·年。接入：东南方向8km有750kV变电站，可扩建1回220kV间隔，系统短路容量3000MVA。政策：2025年宁夏保障性并网指标，要求储能10%、2h，组件效率≥21.5%，逆变器中国效率≥98.3%，土地复合利用（牧草种植），生态红线距离项目边界>2km。水源：项目地西南1.2km有农业渠，可埋管引水，TDS450mg/L。限制：噪声昼间≤55dB(A)，夜间≤45dB(A)；施工期不得破坏原生草被，需草皮剥离养护后回覆；阵列最低点≥0.8m，满足牧羊通行。任务：（1）确定光伏装机、储能规模、阵列布置、倾角、间距、容配比；（2）给出电气主接线、升压站规模、主变参数、短路电流校核；（3）给出支架形式、桩基、道路、清洗、防雷、消防、监控方案；（4）给出牧草种植方案、生态修复措施、羊群放牧密度；（5）进行经济测算：静态投资、资本金IRR、LCOE（折现率6%，通胀2%）。【参考答案要点】（1）装机与布置组件选660W双面，效率21.6%，尺寸2384×1303×35mm，总用地3000亩，扣除道路、护坡、升压站、储能站、放牧通道后净占地2650亩，组件倾角38°（最优），行间距10.5m（9:00–15:00无遮挡），单排长度120m，每排264块，组串26块，共1015串，直流侧装机=1015×26×660W=17.4MWp，超配1.25，逆变器额定13.92MW，选3.2MW集中式逆变器5台，实际容配比1.25，年利用小时数=1650×1.18（倾斜面增益）×0.87（系统效率）×1.12（双面）=1897h，年发电量=17.4×1897=33.0GWh。储能：10%、2h→1.74MW/3.48MWh，选磷酸铁锂，集装箱式，电池1.2元/Wh，PCS0.3元/W，BMS0.15元/Wh，合计1.65元/Wh，投资=3.48×1.65=5.74百万元。（2）电气主接线220kV单母线接线，1回出线，主变1×20MVA，Uk=12%，35kV侧单母线分段，2段，每段接2.5MW逆变器环网柜，短路电流校核：高压侧2.1kA，低压侧5.6kA，均满足设备额定。（3）土建与配套支架采用热镀锌钢，立柱φ140×3.5mm，螺旋桩，桩长2.2m