2025年(储能工程师)储能基础试题及答案

2025年(储能工程师)储能基础试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列储能技术中，属于物理储能的是（）。A.锂离子电池B.压缩空气储能C.液流电池D.铅酸电池2.锂离子电池在充电过程中，锂离子的迁移方向是（）。A.从正极向负极移动B.从负极向正极移动C.在电解液中随机扩散D.吸附于隔膜表面3.衡量储能系统在能量转换过程中能量损失程度的关键参数是（）。A.能量密度B.功率密度C.效率D.循环寿命4.铅酸电池的电解质通常为（）。A.氢氧化钾溶液B.硫酸溶液C.碳酸酯类有机溶剂D.磷酸溶液5.飞轮储能的核心部件是（）。A.逆变器B.高速转子C.电解液储罐D.相变材料6.液流电池的最大特点是（）。A.能量密度高B.功率密度高C.容量与功率可独立设计D.环境适应性差7.下列储能技术中，适合用于电网调峰的是（）。A.超级电容器B.钠硫电池C.抽水蓄能D.热储能8.锂离子电池的标称电压通常为（）。A.1.2VB.2.0VC.3.7VD.6.0V9.压缩空气储能系统中，用于储存高压空气的设施是（）。A.储气罐或地下洞穴B.电解液储罐C.飞轮真空室D.相变材料容器10.衡量储能系统在多次充放电后保持容量的能力的参数是（）。A.自放电率B.循环寿命C.响应时间D.工作温度范围二、多项选择题（每题3分，共15分，多选、错选不得分，少选得1分）1.以下属于电化学储能技术的有（）。A.锂离子电池B.铅酸电池C.压缩空气储能D.液流电池2.影响锂离子电池循环寿命的主要因素包括（）。A.充放电倍率B.工作温度C.初始容量D.过充过放程度3.液流电池的优势包括（）。A.循环寿命长（可达10000次以上）B.容量可通过增加电解液体积扩展C.能量密度极高（>300Wh/kg）D.适合大规模静态储能场景4.抽水蓄能电站的组成部分包括（）。A.上水库B.下水库C.水轮机发电机组D.变流器5.储能系统的安全性设计需考虑（）。A.电池热管理（如散热/保温）B.过压/过流保护C.电解液泄漏防护D.电磁兼容性三、填空题（每空2分，共20分）1.储能系统的能量计算公式为：能量（Wh）=标称电压（V）×______（Ah）。2.锂离子电池的负极材料通常为______，正极材料常见类型有三元材料（NCM/NCA）和______。3.铅酸电池充放电的总化学反应式为：PbO₂+Pb+2H₂SO₄⇌2______+2H₂O。4.飞轮储能通过______将电能转换为飞轮的动能储存，放电时通过发电机将动能转换为电能。5.压缩空气储能系统的效率一般为______（范围），主要损失来自压缩热的耗散和______。6.液流电池的核心部件包括电堆、______和______（存储电解液的容器）。四、简答题（共30分）1.（封闭型，8分）简述锂离子电池的工作原理（需包含充放电过程中锂离子和电子的迁移路径）。2.（封闭型，7分）对比铅酸电池与磷酸铁锂电池的优缺点（从能量密度、循环寿命、成本、环境友好性四方面）。3.（开放型，7分）某光伏电站需配置储能系统以平滑输出，需考虑哪些关键因素？请列举并简要说明。4.（封闭型，8分）简述储能系统效率的测试方法（需说明输入能量、输出能量的测量方式及计算步骤）。五、应用题（共25分）1.（计算类，8分）某储能系统采用3.2V、200Ah的磷酸铁锂电池单体，需组成一个标称电压48V、容量200Ah的电池组。（1）计算需要串联的单体数量；（2）计算该电池组的总能量（单位：kWh）；（3）若该电池组的效率为90%，充满电后以1C倍率放电至截止电压，可输出多少能量？2.（分析类，9分）某电网峰谷电价为：高峰时段（8:0022:00）电价1.2元/kWh，低谷时段（22:008:00）电价0.3元/kWh。现有一套100kWh、效率90%的储能系统，每日进行一次“谷充峰放”循环。（1）计算每日单次循环的净收益（不考虑电池损耗）；（2）若电池循环寿命为6000次，初始投资成本为1500元/kWh，计算回收初始投资所需的时间（年，按365天/年计算）。3.（综合类，8分）设计一个为偏远山区微电网（负载峰值50kW，日均用电量300kWh，光伏日均发电400kWh）配置储能系统的方案。需明确：（1）储能类型选择（需说明理由）；（2）储能容量（kWh）计算；（3）关键安全设计要点。参考答案一、单项选择题1.B2.A3.C4.B5.B6.C7.C8.C9.A10.B二、多项选择题1.ABD2.ABD3.ABD4.ABC5.ABC三、填空题1.容量（或安时）2.石墨；磷酸铁锂（或LFP）3.PbSO₄（硫酸铅）4.电动机（或电机）5.40%70%；膨胀机效率损失6.电解液储罐；泵（或循环泵）四、简答题1.锂离子电池工作原理充电时，外部电源提供能量，正极（如LiCoO₂）中的锂离子（Li⁺）脱嵌，通过电解液迁移到负极（石墨层间）嵌入，同时电子通过外电路从正极流向负极，完成电荷平衡。放电时，负极中的Li⁺脱嵌，经电解液回到正极嵌入，电子通过外电路从负极流向正极，对外供电。整个过程中，Li⁺在正负极间“摇椅式”移动，电子通过外电路传输。2.铅酸电池与磷酸铁锂电池对比能量密度：铅酸电池约3050Wh/kg，磷酸铁锂电池约120180Wh/kg（后者更高）；循环寿命：铅酸电池约300500次（80%深度放电），磷酸铁锂电池约20005000次（后者更长）；成本：铅酸电池约0.30.5元/Wh，磷酸铁锂电池约0.81.2元/Wh（前者更低）；环境友好性：铅酸电池含重金属铅，回收不当污染大；磷酸铁锂电池无重金属，更环保。3.光伏电站储能配置关键因素光伏出力特性：需匹配光伏发电的波动周期（如日周期、季节周期），确定储能响应时间；负载需求：根据电站是并网还是离网，确定储能需平滑的功率范围（如并网需满足电网调度的功率稳定要求）；储能参数：包括容量（kWh）、功率（kW）、效率（影响实际可用能量）、循环寿命（影响长期经济性）；成本：初始投资（电池、BMS、变流器等）与运维成本；政策与标准：需符合电网接入规范（如低电压穿越、谐波抑制）、安全标准（如消防、电池热管理）。4.储能系统效率测试方法（1）输入能量测量：在充电阶段，使用高精度电能表测量从电网或电源输入储能系统的总能量（E_in）；（2）输出能量测量：在放电阶段，测量储能系统向负载或电网输出的总能量（E_out）；（3）效率计算：效率η=（E_out/E_in）×100%；（4）注意事项：测试需在标准工况（如25℃、额定充放电倍率）下进行，且需完成完整充放电循环（从SOC=0到SOC=100%再到SOC=0），避免部分循环误差。五、应用题1.电池组计算（1）串联数量=总电压/单体电压=48V/3.2V=15节；（2）总能量=标称电压×容量=48V×200Ah=9600Wh=9.6kWh；（3）输出能量=总能量×效率=9.6kWh×90%=8.64kWh。2.峰谷套利收益计算（1）谷充电量=100kWh（假设满充），充电成本=100kWh×0.3元/kWh=30元；峰放电量=100kWh×90%=90kWh（考虑效率），放电收益=90kWh×1.2元/kWh=108元；净收益=108元30元=78元/日；（2）初始投资=100kWh×1500元/kWh=150000元；总收益需覆盖初始投资的天数=150000元/78元/日≈1923日；换算成年数=1923日/365日/年≈5.27年（约5.3年）。3.微电网储能配置方案（1）储能类型选择：优先磷酸铁锂电池。理由：偏远山区维护难度高，磷酸铁锂电池循环寿命长（2000次以上）、安全性好（热失控温度高），且无重金属污染，适合长期运行；（2）储能容量计算：光伏日均发电400kWh，负载日均用电300kWh，多余100kWh需存储；考虑阴雨天备用（假设2天），则储能容量=（日均用电量日均光伏自发自用）×备用天数=（300kWh300kWh）×2？修正：实际光伏发电与负载可能不同步，需按最大缺电时段计算。假设光伏主要在白天发电，负载夜间需求高，则需存储白天多余电量。例如，白天光伏发电300kWh，负载白天用100kWh，剩余200kWh需存储供夜间使用，因此储能容量至少200kWh（考虑效