2025年(储能技术工程师)储能技术基础试题及答案

2025年(储能技术工程师)储能技术基础试题及答案一、单项选择题（共15题，每题2分，共30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.超级电容器D.铅酸电池2.锂离子电池的能量密度典型范围是（）。A.50100Wh/kgB.100260Wh/kgC.300400Wh/kgD.500600Wh/kg3.铅酸电池的标称单体电压为（）。A.1.2VB.2.0VC.3.2VD.3.7V4.液流电池的核心优势是（）。A.高能量密度B.长循环寿命（>10000次）C.低温性能优异D.无自放电现象5.飞轮储能的主要应用场景是（）。A.电网调峰B.可再生能源消纳C.毫秒级功率调节D.长时间储能（>4小时）6.储能系统的“能量效率”定义为（）。A.输出能量与输入能量的比值B.输出功率与输入功率的比值C.储能容量与额定容量的比值D.充放电时间的比值7.钠硫电池的工作温度通常为（）。A.常温（25℃）B.100150℃C.300350℃D.500600℃8.超级电容器的功率密度典型值为（）。A.100500W/kgB.100010000W/kgC.50000100000W/kgD.100000200000W/kg9.储能系统中，BMS的核心功能是（）。A.直流交流转换B.电池状态监测与保护C.能量管理策略优化D.消防与热管理10.下列材料中，属于锂离子电池正极材料的是（）。A.石墨B.钛酸锂C.三元材料（NCM）D.铜箔11.压缩空气储能的关键部件是（）。A.储氢罐B.透平机C.离子交换膜D.飞轮转子12.储能系统参与电网“一次调频”时，主要利用其（）特性。A.高能量密度B.快速响应（毫秒级）C.长循环寿命D.低成本13.铅酸电池充放电反应的主要产物是（）。A.硫酸铅（PbSO₄）B.氧化锂（Li₂O）C.硫化钠（Na₂S）D.磷酸铁锂（LiFePO₄）14.全钒液流电池的电解液成分为（）。A.硫酸镍与硫酸镉B.不同价态的钒离子溶液C.钠硫熔融盐D.锂离子有机溶液15.储能系统的“度电成本”计算需考虑（）。A.初始投资、循环寿命、效率B.仅初始投资C.仅循环寿命D.仅效率二、多项选择题（共10题，每题3分，共30分，错选、漏选均不得分）1.下列属于化学储能技术的有（）。A.锂离子电池B.抽水蓄能C.铅酸电池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.充放电深度（DOD）B.环境温度C.充电电流倍率（Crate）D.电池颜色3.储能系统的主要组成部分包括（）。A.电池组（或储能介质）B.功率转换系统（PCS）C.电池管理系统（BMS）D.消防与热管理系统4.液流电池的优势包括（）。A.能量与功率独立设计B.电解液可循环利用C.高能量密度D.适合大规模长时间储能5.飞轮储能的缺点有（）。A.自放电率高（能量保持时间短）B.成本高C.循环寿命短D.对环境湿度敏感6.储能技术在可再生能源消纳中的作用包括（）。A.平抑风电/光伏输出波动B.减少弃风弃光C.提高电网对可再生能源的接纳能力D.降低可再生能源发电成本7.下列关于超级电容器的描述正确的有（）。A.能量密度低于锂离子电池B.功率密度高于锂离子电池C.循环寿命可达10万次以上D.适合短时间高功率充放电8.储能系统安全设计需考虑（）。A.过充过放保护B.热失控预警C.防火防爆措施D.电解液泄漏防护9.钠硫电池的缺点包括（）。A.工作温度高（需加热维持）B.硫的腐蚀性强C.循环寿命短（<1000次）D.成本高10.储能系统参与电网调峰时，需重点考虑的参数有（）。A.储能容量（MWh）B.充放电效率（%）C.响应时间（ms/s）D.单日充放电次数三、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和__________。2.锂离子电池的负极材料通常为__________。3.储能系统的“功率密度”定义为__________与质量（或体积）的比值。4.铅酸电池的充放电反应式中，正极产物为__________（化学式）。5.液流电池的核心部件是__________，其作用是分隔正负极电解液并允许离子通过。6.飞轮储能通过高速旋转的__________储存动能。7.超级电容器的储能机制主要是__________和法拉第准电容。8.储能系统中，PCS的主要功能是实现__________与交流电的双向转换。9.钠硫电池的正极活性物质是__________（化学式）。10.储能系统的“循环寿命”通常定义为容量衰减至初始容量的__________时的充放电次数。四、简答题（共5题，第12题为封闭型，每题6分；第35题为开放型，每题8分，共36分）1.简述铅酸电池的工作原理（需写出充放电反应式）。2.列出BMS（电池管理系统）的主要功能（至少4项）。3.分析液流电池在大规模储能场景中的优势与潜在挑战。4.对比锂离子电池与铅酸电池的性能差异（从能量密度、循环寿命、成本、环境友好性等方面）。5.结合“双碳”目标，说明储能技术在能源转型中的关键作用（至少3点）。五、应用题（共3题，第1题为计算题，10分；第2题为分析题，12分；第3题为综合题，14分，共36分）1.某储能项目采用标称电压3.2V、容量280Ah的磷酸铁锂单体电池，需组成总容量为100kWh、直流母线电压为384V的电池组。（1）计算需要的单体电池串联数和并联数；（2）若单体电池单价为1.2元/Wh，计算电池组的总成本（忽略其他部件）。2.某微电网包含50kW光伏、30kW风机和200kWh储能系统，负载平均功率为60kW，最大负载波动为±30kW，光伏/风机输出波动为±25kW。分析该储能系统的容量配置是否合理，并提出优化建议（需考虑充放电效率、备用容量等因素）。3.设计一个风光储联合发电系统的容量配置方案（假设：光伏年平均发电小时数1200h，风机1800h，负载年用电量500MWh，储能效率85%，要求弃电率≤5%）。需说明设计步骤、关键参数选择依据及经济性分析要点。答案一、单项选择题1.B2.B3.B4.B5.C6.A7.C8.B9.B10.C11.B12.B13.A14.B15.A二、多项选择题1.ACD2.ABC3.ABCD4.ABD5.AB6.ABC7.ABCD8.ABCD9.ABD10.AB三、填空题1.飞轮储能2.石墨（或钛酸锂）3.额定功率4.PbO₂5.离子交换膜（或质子交换膜）6.转子（或飞轮本体）7.双电层电容8.直流电9.S（硫）10.80%（或80%85%）四、简答题1.铅酸电池工作原理：放电时，正极PbO₂与负极Pb在硫酸电解液中反应生成PbSO₄和水；充电时逆向反应恢复PbO₂和Pb。反应式：放电：Pb+PbO₂+2H₂SO₄→2PbSO₄+2H₂O充电：2PbSO₄+2H₂O→Pb+PbO₂+2H₂SO₄2.BMS主要功能：（1）电池状态监测（电压、电流、温度）；（2）荷电状态（SOC）估算；（3）均衡管理（单体电压均衡）；（4）过充/过放/过温保护；（5）故障诊断与报警。3.液流电池优势：能量与功率独立设计（通过增加电解液量提升容量，增加电堆数量提升功率）；循环寿命长（>10000次），适合频繁充放电；安全性高（液态电解液不易燃）；电解液可循环利用，环境友好。潜在挑战：能量密度低（<50Wh/L），占地面积大；系统效率较低（70%80%）；初始投资成本高（电解液与电堆成本占比大）；钒资源稀缺，可能限制大规模应用。4.性能对比：能量密度：锂离子电池（100260Wh/kg）>铅酸电池（3050Wh/kg）；循环寿命：锂离子电池（20005000次）>铅酸电池（300500次）；成本：铅酸电池（0.50.8元/Wh）<锂离子电池（0.81.5元/Wh）；环境友好性：铅酸电池含铅污染风险，锂离子电池（磷酸铁锂）更环保；低温性能：锂离子电池（20℃容量衰减明显）<铅酸电池（低温性能相对稳定）。5.储能在“双碳”中的作用：促进可再生能源消纳：平抑风电/光伏波动，减少弃风弃光，提高清洁能源占比；支撑电网灵活性：参与调峰、调频，保障高比例可再生能源电网的稳定运行；推动能源结构转型：作为“电热气”多能互补的枢纽，助力构建新型电力系统；降低碳排放：通过储能与可再生能源结合，减少化石能源发电需求，直接降低CO₂排放。五、应用题1.（1）串联数计算：直流母线电压384V，单体电压3.2V，串联数N_s=384V/3.2V=120节。单串容量：280Ah（并联数N_p=1时），总容量需100kWh=100000Wh。总能量=串联电压×单串容量×并联数=384V×280Ah×N_p=100000Wh解得N_p=100000/(384×280)≈0.93，取整为1（但实际需验证）。修正：单串能量=3.2V×280Ah=896Wh，120节串联后单串能量=896Wh×120=107520Wh=107.52kWh（已超过100kWh），因此并联数N_p=1即可满足。（2）单体数量=120×1=120节，单体容量=3.2V×280Ah=896Wh，单体价格=896Wh×1.2元/Wh=1075.2元总成本=120×1075.2=129,024元≈12.9万元。2.合理性分析：负载波动范围：60±30kW，即3090kW；可再生能源输出波动：光伏+风机=80kW±25kW，即55105kW；当可再生能源输出低于负载时（如55kW<60kW），需储能放电补充，最大缺额=6055=5kW；当可再生能源输出高于负载时（如105kW>90kW），需储能充电消纳，最大盈余=10590=15kW；储能容量200kWh，按充放电效率85%计算，可用容量≈170kWh，可应对连续4小时（15kW×4h=60kWh）的盈余或缺额，基本满足短期波动需求。优化建议：增加储能容量至250kWh，提升应对长时间（如夜间无光照时）的备用能力；配置PCS的功率需匹配最大充放电需求（≥15kW）；引入智能调度策略，结合天气预报优化充放电时序，减少冗余容量。3.设计步骤：（1）计算可再生能源总发电量：光伏年发电量=光伏容量×1200h，风机年发电量=风机容量×1800h，设光伏容量P_p、风机容量P_w，则总发电量=1200P_p+1800P_w；（2）负载年用电量500MWh，弃电率≤5%，则可再生能源需满足：1200P_p+1800P_w≥500MWh/(15%)≈526.3MWh；（3）储能容量设计：根据可再生能源与负载的时间匹配度