2025年大学三年级（风能与动力工程）风力发电技术试题及答案

2025年大学三年级（风能与动力工程）风力发电技术试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本卷共6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案填写在相应位置。1.风力发电机组的功率调节方式中，（）是通过改变桨叶的攻角来调节功率的。A.定桨距调节B.变桨距调节C.主动失速调节D.被动失速调节答案：B2.风力发电机组的齿轮箱主要作用是（）。A.增速B.减速C.改变扭矩方向D.储存能量答案：B3.以下哪种不属于风力发电机组的偏航系统的作用（）。A.使风轮始终对准风向B.提高发电效率C.保护机组免受强风破坏D.调节发电机转速答案：D4.风力发电机组的发电机类型中，（）具有效率高、功率密度大等优点。A.直流发电机B.同步发电机C.异步发电机D.永磁发电机答案：C5.风力发电机组的叶片材料中，（）具有强度高、重量轻等特点。A.木材B.钢材C.玻璃纤维增强塑料D.铝合金答案：C6.风电场选址时，一般要求年平均风速不低于（）m/s。A.3B.4C.5D.6答案：C第II卷（非选择题共70分）简答题（共20分）答题要求：本卷共2题，每题10分。请简要回答问题。1.简述风力发电机组的主要组成部分及其作用。答：主要组成部分及作用：风轮，捕获风能并转化为机械能；齿轮箱，增速或减速；发电机，将机械能转化为电能；偏航系统，使风轮对准风向；控制系统，控制机组运行状态；制动系统，在紧急情况或停机时制动。2.说明变桨距调节的优点。答：变桨距调节优点：能在不同风速下精确控制功率，提高发电效率；可实现软启动和软停机，减少机械冲击；在大风时可通过变桨保护机组，延长机组寿命；调节灵活，适应复杂风况。计算题（共20分）答题要求：本卷共2题，每题10分。请写出详细的计算过程和答案。1.已知某风力发电机组的风轮直径为80m，在风速为10m/s时，其风能利用系数为0.4，空气密度为1.2kg/m³，求该风轮所捕获的风能功率。解：风能功率公式P=1/2ρπr²v³Cp，r=80/2=40m，代入数据可得P=1/2×1.2×π×40²×10³×0.4=3.0144×10^6W=3014.4kW。2.某风力发电机组的额定功率为2MW，在某时段内运行了5小时，输出电量为8MWh，求该时段内机组的发电效率。解：发电效率=实际发电量/额定功率×运行时间×100%=8/(2×5)×100%=80%。分析题（共15分）答题要求：本卷共1题，15分。请分析给定材料并回答问题。材料：某风电场在运行过程中，部分风力发电机组出现振动异常现象。经检查发现，齿轮箱的齿轮磨损严重。问题：请分析齿轮磨损严重可能的原因，并提出相应的解决措施。答：原因：可能是润滑不足，导致齿轮间摩擦增大；齿轮制造精度不够；长期过载运行；频繁启停造成冲击。解决措施：定期检查和更换润滑油；选用高精度齿轮；合理控制机组负载；优化启停控制策略，减少冲击。论述题（共15分）答题要求：本卷共1题，15分。请结合所学知识，论述风力发电技术的发展趋势及面临的挑战。答：发展趋势：单机容量不断增大，提高发电效率；智能化水平提高，实现远程监控和智能控制；新材料应用，提高叶片等部件性能；海上风电发展迅速，拓展风能资源利用空间。面临挑战：成本仍然较高，需要进一步降低造价；对环境影响的评估和应对，如对鸟类等生态的影响；电网接入和消纳问题，确保电力有效输送和使用；极端气象条件下的可靠性保障，如强风、暴雨等。答案：1.B2.B3.D4.C5.C6.C1.主要组成部分及作用：风轮，捕获风能并转化为机械能；齿轮箱，增速或减速；发电机，将机械能转化为电能；偏航系统，使风轮对准风向；控制系统，控制机组运行状态；制动系统，在紧急情况或停机时制动。2.变桨距调节优点：能在不同风速下精确控制功率，提高发电效率；可实现软启动和软停机，减少机械冲击；在大风时可通过变桨保护机组，延长机组寿命；调节灵活，适应复杂风况。1.3014.4kW2.80%答：原因：可能是润滑不足，导致齿轮间摩擦增大；齿轮制造精度不够；长期过载运行；频繁启停造成冲击。解决措施：定期检查和更换润滑油；选用高精度齿轮；合理控制机组负载；优化启停控制策略，减少冲击。答：发展趋势：单机容量不断增大，提高发电效率；智能化水平提高，实现远程监控和智能控制；新材料应用，提高叶片等部件性能；海上风电发展