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文档简介

2026年太阳能利用技术真题及答案一、单项选择题(本大题共20小题,每小题1.5分,共30分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。)

1.2026年光伏技术发展中,针对晶体硅电池,目前产业界主流追求的通过减少电极遮光损失来提升效率的技术路线是()。

A.背接触式电池(IBC)技术

B.异质结(HJT)技术

C.钙钛矿叠层技术

D.薄膜CdTe技术

2.太阳常数是指在日地平均距离处,地球大气层上界垂直于太阳光线的单位面积上接收到的太阳辐射能。其公认的数值约为()。

A.1353W/m²

B.1367W/m²

C.1380W/m²

D.1000W/m²

3.在太阳能集热器的热性能测试中,表示集热器效率随归一化温差变化的函数关系称为()。

A.瞬时效率方程

B.有效增益方程

C.热损系数方程

D.采光面积方程

4.对于并网光伏逆变器,孤岛效应保护功能是必备的安全要求。当电网断电时,逆变器应立即停止运行。以下关于孤岛效应检测方法的描述,错误的是()。

A.主动移频法(AFD)通过扰动输出电压的频率来检测

B.被动检测法主要监测电压幅值、频率和相位的变化

C.电网失压时,逆变器必须持续向负载供电以保障重要用户

D.SLIP测试是验证孤岛保护有效性的标准测试方法

5.某地纬度为35°N,若要设计全年均衡使用的太阳能集热器,其最佳倾角通常选择为()。

A.等于当地纬度,即35°

B.等于当地纬度减10°,即25°

C.等于当地纬度加10°,即45°

D.水平放置,即0°

6.在光伏发电系统中,MPPT(最大功率点跟踪)控制器的核心作用是()。

A.将直流电转换为交流电

B.储存多余的电能

C.使光伏阵列始终工作在最大功率点

D.保护蓄电池过充

7.真空管太阳能集热器相比平板型集热器,其主要优势在于()。

A.成本更低

B.承压能力更强

C.热损系数更小,适合在低温环境下运行

D.安装维护更简便

8.太阳能光伏组件在标准测试条件(STC)下进行测试,其中标准测试温度为()。

A.20℃

B.24℃

C.25℃

D.30℃

9.在太阳能光热发电(CSP)系统中,槽式聚光系统通常采用的跟踪模式是()。

A.双轴跟踪

B.水平单轴跟踪

C.极轴单轴跟踪

D.固定式

10.碲化镉薄膜太阳能电池的禁带宽度约为1.45eV,这个数值最接近于()。

A.单晶硅的禁带宽度

B.太阳光谱的峰值波长对应的能量

C.紫外线的能量

D.红外线的能量

11.决定光伏电池PN结内建电场方向的主要因素是()。

A.掺杂浓度

B.多数载流子的扩散运动

C.外加偏置电压

D.光生伏特效应

12.太阳能资源评估中,直接辐射、散射辐射与水平面总辐射之间的关系是()。

A.总辐射=直接辐射+散射辐射

B.总辐射=直接辐射×散射辐射

C.总辐射=直接辐射散射辐射

D.总辐射=直接辐射+散射辐射+地面反射辐射

13.独立光伏系统中,蓄电池容量的计算通常需要考虑连续阴雨天数(自给天数)。若负载日耗电量为200Ah,要求自给天数为3天,放电深度(DOD)取0.8,则所需蓄电池容量至少为()。

A.600Ah

B.750Ah

C.800Ah

D.240Ah

14.太阳能聚光光伏系统(CPV)中,聚光器的聚光比与电池的冷却方式密切相关。通常,被动散热方式适用于聚光比低于()。

A.10suns

B.50suns

C.500suns

D.1000suns

15.太阳能热水器系统中,利用温差循环控制泵的启动与停止,当集热器出口水温与水箱底部水温之差达到设定上限时,循环泵()。

A.启动

B.停止

C.反转

D.保持原状态

16.关于太阳高度角的计算公式,sinh=sinϕsinδ+cosϕcosδcosω,其中ω代表的是()。

A.赤纬角

B.时角

C.经度

D.纬度

17.在太阳能建筑一体化(BIPV)设计中,光伏幕墙作为建筑围护结构时,必须满足建筑物的物理性能要求,其中不包括()。

A.隔热性能

B.隔声性能

C.采光性能(视具体组件类型)

D.导电性能(作为绝缘体要求)

18.光伏组件的“热斑效应”主要是由于()造成的。

A.组件局部被遮挡或损坏导致电流不均衡

B.组件温度过高导致开路电压下降

C.组件受潮导致绝缘电阻降低

D.紫外线照射导致封装材料老化

19.熔融盐是目前槽式和塔式光热发电站中常用的传热储热介质,其主要优点是()。

A.成本极低

B.粘度极低,无需伴热

C.工作温度范围宽,热稳定性好

D.导热系数极高

20.2026年新型光伏技术中,钙钛矿/晶硅叠层电池的理论效率极限远高于单结电池,其主要物理机制是()。

A.减少了光谱反射损失

B.利用不同带隙材料吸收不同波段的太阳光,减少了热弛豫损失

C.增加了光照强度

D.消除了载流子复合损失

二、多项选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分。在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均无分。)

21.影响光伏电池输出特性的主要环境因素包括()。

A.太阳辐照度

B.电池温度

C.大气压力

D.风速

E.空气湿度

22.下列属于太阳能光热利用的主要形式有()。

A.太阳能热水

B.太阳能供暖

C.太阳能制冷(吸收式/吸附式)

D.太阳能热发电

E.太阳能干燥

23.光伏并网逆变器根据隔离方式的不同,主要分为()。

A.工频隔离型逆变器

B.高频隔离型逆变器

C.非隔离型(无变压器)逆变器

D.微型逆变器

E.集中式逆变器

24.造成光伏组件功率衰减的原因主要包括()。

A.初始光致衰减(LID)

B.封装材料老化(EVA黄变)

C.电池片隐裂

D.电势诱导衰减(PID)

E.灰尘及鸟粪遮挡

25.太阳能聚光器根据光学原理可以分为()。

A.抛物面反射式

B.菲涅尔透镜式

C.折射式

D.复合抛物面(CPC)

E.液体透镜式

26.在光伏系统设计中进行阴影分析时,需要考虑的遮挡物包括()。

A.周围建筑物

B.树木及植被

C.远处的山脉

D.前排光伏组件(自身阴影)

E.云层(瞬时阴影,通常不用于永久性设计考量)

27.蓄电池在独立光伏系统中的作用非常重要,常用的储能电池类型包括()。

A.铅酸电池

B.锂离子电池

C.镍氢电池

D.液流电池

E.钠硫电池

28.太阳能热水系统中的防冻措施主要有()。

A.排空防冻

B.防冻液循环(间接系统)

C.电伴热带

D.增加集热面积

E.管道保温

29.关于光伏组件的IV曲线测试,下列说法正确的有()。

A.IV曲线反映了组件的电流随电压变化的关系

B.短路电流(Isc)近似与辐照度成正比

C.开路电压随温度升高而显著降低

D.填充因子(FF)越高,表明电池性能越好

E.最大功率点(Pmax)位于IV曲线的弯曲处

30.塔式太阳能热发电站的关键组成部分包括()。

A.定日镜场(由数百或数千面镜子组成)

B.中央吸热塔

C.蓄热系统

D.汽轮发电机组

E.跟踪控制系统

三、填空题(本大题共15空,每空1分,共15分。请将正确答案填写在题中横线上。)

31.太阳光谱中,波长在__________至__________nm之间的可见光约占太阳辐射总能量的43%。

32.光伏组件的温度系数通常有两个,一个是开路电压温度系数,单位是%/℃;另一个是短路电流温度系数,单位是_________。

33.太阳能集热器的效率积定义为当集热器入口温度等于环境温度时,集热器所能达到的效率,它主要反映了集热器的__________性能。

34.在光伏系统设计中,通常引入辐射量修正系数K,将水平面上的辐射数据转换为倾斜面上的辐射数据。对于北半球,朝南放置的倾斜面,冬季接收的辐射量通常__________(填“大于”或“小于”)水平面。

35.目前商业化最成熟的薄膜太阳能电池技术主要包括非晶硅、碲化镉和__________。

36.光伏逆变器根据并网相数可分为单相逆变器和__________逆变器。

37.太阳能建筑一体化中,光伏构件作为建筑外护结构时,必须满足相应的防火、__________和机械强度等建筑规范要求。

38.槽式太阳能热发电系统通常采用__________作为聚光器,将太阳光聚焦到位于焦线的真空管吸热器上。

39.蓄电池的容量通常用Ah表示,其放电深度(DOD)是指放电量与__________的比值。

40.太阳能资源丰富程度通常用__________来衡量,即单位面积上接收到的太阳辐射总量。

41.在计算太阳位置时,真太阳时与平太阳时的差值称为__________。

42.光伏阵列的排布需要考虑组件间的行间距,以避免冬至日(通常取9:00-15:00)发生遮挡。若纬度越高,组件倾角越大,所需的行间距通常越__________。

43.太阳能热泵系统是将太阳能集热器与热泵机组结合,集热器作为热泵的__________,可以有效提高热泵的COP值。

44.钙钛矿太阳能电池的稳定性问题一直是产业化的瓶颈,目前主要解决方案包括封装改进、组分工程和__________。

45.在光伏电站的发电量计算中,综合效率系数(PR)是一个关键参数,它考虑了逆变器效率、线损、组件失配、灰尘遮挡等因素,大型地面电站的PR值通常在__________%左右。

四、判断题(本大题共10小题,每小题1分,共10分。请判断下列各题的正误,正确的打“√”,错误的打“×”。)

46.太阳能电池的光电转换效率越高,其输出功率一定越大。()

47.平板集热器的吸热板芯通常采用选择性吸收涂层,以增加吸收比并降低发射比。()

48.独立光伏系统中,光伏组件的输出电压必须始终高于蓄电池的端电压才能充电。()

49.太阳能资源分布具有明显的纬度地带性,一般来说,低纬度地区太阳能资源比高纬度地区丰富。()

50.光伏组件的开路电压随辐照度的增加而线性增加。()

51.强制循环太阳能热水系统通常依靠水泵驱动工质循环,适用于大型集热系统。()

52.在太阳能光热发电中,超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环因其效率高、设备紧凑等优点,被认为是未来的发展方向之一。()

53.PID效应(电势诱导衰减)在高温高湿环境下更容易发生,且可以通过负极接地等方法有效抑制。()

54.太阳能是可再生能源,但在制造光伏组件的过程中需要消耗大量能源,因此光伏组件存在能量回收期。()

55.菲涅尔透镜主要用于聚光光伏系统,其作用是将平行的太阳光聚焦到电池片表面,从而提高光强。()

五、名词解释(本大题共5小题,每小题3分,共15分。)

56.光伏填充因子

57.太阳能保证率

58.热斑效应

59.聚光比

60.最大功率点跟踪(MPPT)

六、简答题(本大题共5小题,每小题6分,共30分。)

61.简述晶体硅太阳能电池的基本工作原理。

62.试比较平板型太阳能集热器与真空管太阳能集热器的优缺点。

63.在光伏系统设计中进行阴影分析有何意义?常见的阴影遮挡类型有哪些?

64.简述光伏并网逆变器的基本功能及其在电网中的低电压穿越(LVRT)要求。

65.什么是太阳能热发电中的储热系统?它对光热电站运行有何重要作用?

七、计算题(本大题共3小题,共30分。要求写出必要的计算公式和主要步骤。)

66.(本小题10分)某地位于北纬32°,现计算夏至日(赤纬角δ=23.45°)正午时刻的太阳高度角。若该地安装了一台倾角为30°的太阳能集热器,朝向正南,请计算正午时刻太阳光线与集热器表面法线之间的入射角θ。(注:正午时时角ω=0°)

67.(本小题10分)某光伏组件在标准测试条件(STC:1000W/m²,25℃)下的参数为:开路电压=45V,短路电流=9.5A,最大功率点电压=37V,最大功率点电流=9.0A。

(1)计算该组件的填充因子(FF)。

(2)计算该组件的最大输出功率。

(3)若环境温度升高至45℃,组件的开路电压温度系数为-0.34%/℃,短路电流温度系数为+0.05%/℃,忽略辐照度变化,估算此时的开路电压和短路电流。

68.(本小题10分)某独立光伏照明系统,负载为2盏LED灯,每盏功率20W,每天工作5小时。当地年平均日辐射量为4.5kWh/m²,峰值日照时数取4.5h。系统选用12V蓄电池,放电深度(DOD)取60%,蓄电池库仑效率取90%。连续阴雨天数取3天。

(1)计算负载日耗电量(Wh)和平均日负载电流(Ah)。

(2)计算蓄电池所需的总容量(Ah)。

(3)若光伏组件的损耗系数(包含线损、灰尘、温度等)取0.75,计算所需光伏组件的总功率(W)。

八、综合分析题(本大题共2小题,共30分。要求分析透彻,逻辑清晰,有理有据。)

69.(本小题15分)随着“双碳”目标的推进,分布式光伏建筑一体化(BIPV)在城市中的应用日益广泛。请结合2026年光伏技术发展趋势,分析BIPV系统在设计、安装及运维过程中面临的主要技术挑战,并提出相应的解决方案。内容需涵盖建筑美学与结构安全、发电效率优化、直流侧安全(如拉弧、高压)等方面。

70.(本小题15分)某大型地面光伏电站位于西北干旱地区,装机容量为100MW。该地区风沙大,夏季温度高。试分析该电站的运行特性及可能面临的主要问题,并从系统设计、设备选型及运维策略三个维度提出提升电站发电量和可靠性的具体措施。特别需针对高温下的功率衰减、灰尘遮挡及PID效应进行详细阐述。

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参考答案及详细解析

一、单项选择题

1.【答案】A

【解析】背接触式电池(IBC)将正负电极均移至电池背面,消除了正面栅线遮挡,最大化受光面积,是目前量产效率最高的晶体硅电池技术路线之一。

2.【答案】B

【解析】太阳常数是指在日地平均距离处,地球大气层上界垂直于太阳光线的单位面积上接收到的太阳辐照度,世界气象组织(WMO)推荐的数值为1367W/m²(也有标准取1366.1或1361,B选项为最通用的工程近似值)。

3.【答案】A

【解析】瞬时效率方程描述了集热器效率与归一化温差((−)/G)之间的线性或非线性关系,是评价集热器热性能的核心指标。

4.【答案】C

【解析】孤岛效应是指电网断电时逆变器仍向局部负载供电,这会危及检修人员安全。因此,逆变器必须检测到孤岛效应并立即停止运行,而不是持续供电。

5.【答案】A

【解析】为了全年均衡接收辐射,集热器倾角通常取当地纬度。若侧重冬季使用,倾角=纬度+10°;若侧重夏季使用,倾角=纬度-10°。

6.【答案】C

【解析】MPPT(MaximumPowerPointTracking)的作用是通过调节光伏阵列的等效阻抗,使其始终工作在当前的I-V曲线最大功率点处,从而输出最大功率。

7.【答案】C

【解析】真空管集热器由于真空夹层的存在,极大地降低了对流和传导热损失,其热损系数远小于平板集热器,因此在低温环境及高温差下性能更优。

8.【答案】C

【解析】标准测试条件(STC)定义为:太阳辐照度1000W/m²,光谱分布AM1.5,电池温度25℃。

9.【答案】B

【解析】槽式聚光系统通常采用水平单轴跟踪,即南北水平放置,东西向跟踪太阳,以保持焦线与太阳光线平行。

10.【答案】B

【解析】太阳光谱的峰值波长约为500nm,对应的光子能量约为2.48eV(1240/500)。CdTe的1.45eV更接近于单结电池最佳禁带宽度范围(1.1-1.5eV),能较好地匹配太阳光谱。注:此题若考察匹配度,B选项逻辑在于其带隙适合做单结电池,但题目问“最接近”,1.45eV最接近太阳光谱转换效率最高的最佳带隙概念。或者从波长看,1.45eV对应波长855nm,位于近红外。实际上,CdTe的带隙被认为是接近单结电池Shockley-Queisser极限的最佳带隙之一。

11.【答案】B

【解析】PN结内建电场是由P区和N区的多数载流子(空穴和电子)的扩散运动产生的,扩散导致空间电荷区形成,从而产生内建电场,该电场方向由N指向P,阻碍多子扩散,促进少子漂移。

12.【答案】A

【解析】水平面总辐射由直接辐射(水平分量)和散射辐射组成。公式为G=cos+。

13.【答案】B

【解析】蓄电池容量=(日耗电量×自给天数)/放放深度=(200Ah×3)/0.8=750Ah。

14.【答案】B

【解析】被动散热(如散热片)通常适用于低倍聚光(<50suns);高倍聚光(>500suns)必须采用主动冷却(如水冷或微通道冷却)。

15.【答案】A

【解析】温差循环控制中,当集热器出口水温高于水箱底部水温达到设定上限(如5-10℃)时,表明集热器收集到热量,启动循环泵将热量输送到水箱。

16.【答案】B

【解析】ω代表时角,正午为0°,上午为负,下午为正,每小时变化15°。

17.【答案】D

【解析】光伏幕墙作为建筑构件,必须满足隔热、隔声、采光(若是透光型)、抗风压、防水等性能。导电性是电性能要求,不是建筑物理围护性能的常规要求,反而是需要绝缘或接地处理的安全要求,而非“作为围护结构”本身的物理属性(如保温隔音)。此题D选项逻辑较牵强,若理解为“必须具备高电阻率”则不是围护结构特性。通常BIPV需满足力学、热工、光学、防火等。

18.【答案】A

【解析】热斑效应是由于组件中某个电池片被遮挡、损坏或失配导致其电流能力低于其他串联电池片,该电池片变成负载消耗功率并发热,形成高温“热斑”。

19.【答案】C

【解析】熔融盐(如60%NaNO3+40%KNO3)具有高热稳定性、宽液态温度范围(约220℃-600℃)、低蒸汽压和良好的热容,适合作为大规模储热介质。

20.【答案】B

【解析】叠层电池利用不同带隙的子电池吸收不同波段的太阳光,顶电池吸收高能光子,底电池吸收低能光子,从而减少了单结电池中高能光子热弛豫和低能光子透射带来的损失,突破单结效率极限。

二、多项选择题

21.【答案】AB

【解析】辐照度主要影响短路电流;温度主要影响开路电压。大气压力、风速、湿度对电池本身电参数影响极小,主要影响工作环境温度。

22.【答案】ABCDE

【解析】光热利用范围广泛,涵盖低温(热水、供暖、干燥)、中温(工业热利用、制冷)和高温(热发电)。

23.【答案】ABC

【解析】按电气隔离结构分类,分为工频变压器隔离、高频变压器隔离和无变压器隔离(非隔离)。微型逆变器和集中式逆变器是按应用场景或规模分类的。

24.【答案】ABCDE

【解析】所有选项均为导致光伏组件功率衰减的常见原因。LID是初始衰减;PID是电势诱导衰减;EVA老化、隐裂、遮挡都会导致实际输出功率下降。

25.【答案】ABCD

【解析】常见的聚光光学形式包括反射式(抛物面)、折射式(菲涅尔透镜)、复合抛物面(CPC)等。液体透镜非常规商用技术。

26.【答案】ABCD

【解析】永久性或周期性的阴影遮挡(建筑、树木、山脉、自身阴影)是设计必须考虑的。云层为瞬时变化,属于随机性损失,不计入固定遮挡设计,但在发电量模拟中需考虑。

27.【答案】ABDE

【解析】光伏储能常用铅酸、锂电、液流、钠硫。镍氢电池在光伏储能中应用极少,主要见于小型电器。

28.【答案】ABC

【解析】防冻措施包括排空法(排空管道水)、防冻液间接循环、电伴热带加热。增加集热面积和保温是提升热性能措施,非直接防冻手段(保温是辅助)。

29.【答案】ABCDE

【解析】IV曲线是光伏特性的基础表征。Isc与辐照度成正比;Voc随温度升高而降低(负温度系数);FF是衡量曲线“方度”的指标;Pmax位于膝点。所有描述均正确。

30.【答案】ABCDE

【解析】塔式电站由定日镜场(聚光)、吸热塔(接收)、蓄热系统(储能)、汽轮机组(发电)及控制系统组成。

三、填空题

31.【答案】380;780

【解析】可见光波长范围约为380nm至780nm。

32.【答案】%/℃或A/℃

【解析】短路电流温度系数单位通常为%/℃或A/℃。

33.【答案】光学

【解析】效率积(截距)反映了当温差为零时的效率,主要取决于光学效率(采光面积、透过率、吸收率)。

34.【答案】大于

【解析】北半球朝南倾角在冬季(太阳高度角低)比水平面能接收更多的直接辐射。

35.【答案】铜铟镓硒(CIGS)

【解析】主流薄膜技术为非晶硅、CdTe、CIGS。

36.【答案】三相

【解析】并网逆变器按相数分为单相和三相。

37.【答案】防水(或水密性/气密性)

【解析】作为建筑构件,必须满足防水、防风、隔热等要求。

38.【答案】抛物面槽式反射镜(或槽形抛物面镜)

【解析】槽式系统利用抛物面反射镜将光线聚焦到焦线上。

39.【答案】额定容量(或总容量)

【解析】DOD=放出电量/额定容量。

40.【答案】太阳辐照度(或总辐射量)

【解析】通常用单位面积的辐射量(kWh/m²或MJ/m²)衡量资源丰富度。

41.【答案】时差

【解析】真太阳时与平太阳时的差值称为时差(EquationofTime)。

42.【答案】大

【解析】纬度越高,冬至日太阳高度角越低,为了遮挡前排,需要更大的行间距。

43.【答案】低温热源(或蒸发器热源)

【解析】太阳能集热器为热泵提供低品位热源,提高蒸发温度,从而提升COP。

44.【答案】界面工程(或2D/3D结构修饰)

【解析】钙钛矿稳定性解决方案包括封装、组分调控、界面修饰等。

45.【答案】80-85

【解析】大型地面电站的系统效率(PR)通常在80%-85%之间。

四、判断题

46.【答案】×

【解析】效率是转换比率,功率是绝对值。小面积高效率组件功率可能小于大面积低效率组件。

47.【答案】√

【解析】选择性吸收涂层具有高吸收比(α>0.9)和低发射比(ε<0.1),能有效吸热并减少辐射热损。

48.【答案】×

【解析】光伏组件电压必须高于蓄电池电压加上线路压降和二极管压降才能充电,且需具备充电控制电路,并非“始终高于”(如夜间无电压)。

49.【答案】√

【解析】一般规律,赤道及低纬度地区太阳辐射强度大。

50.【答案】×

【解析】开路电压随辐照度呈对数关系变化,并非线性。短路电流呈线性变化。

51.【答案】√

【解析】强制循环依靠泵驱动,适用于大规模、阻力大的系统。

52.【答案】√

【解析】S-CO2布雷顿循环在高温下效率高,且设备体积小,是光热发电的前沿技术方向。

53.【答案】√

【解析】高温高湿加速PID效应,负极接地是抑制PID的有效手段之一。

54.【答案】√

【解析】光伏组件制造耗能,其全生命周期发电量超过制造能耗所需的时间即为能量回收期,通常为1-3年。

55.【答案】√

【解析】菲涅尔透镜利用棱镜折射原理聚光,是CPV系统的关键部件。

五、名词解释

56.【答案】光伏填充因子(FillFactor,FF):是衡量光伏电池I-V曲线“方度”的参数,定义为最大功率()与开路电压()和短路电流()乘积的比值,即FF=/(×)。它反映了电池内部串联电阻和并联电阻对输出特性的影响。

57.【答案】太阳能保证率(SolarFraction):是指太阳能系统中,由太阳能提供的热量占系统总负荷热量的比例。它是评价太阳能热利用系统经济性和节能效益的重要指标。

58.【答案】热斑效应(HotSpotEffect):在串联支路中,若某个光伏组件或电池片被遮挡、损坏或电流失配,其通过电流会小于其他正常组件。由于串联电路电流一致,该问题组件将被当作负载消耗其他组件产生的功率,导致局部温度急剧升高,甚至烧毁封装材料。

59.【答案】聚光比:在聚光光伏系统中,聚光器接收平面的面积与光电池(接收器)的有效面积之比。聚光比越大,焦斑处的光强越强,对散热和跟踪精度要求越高。

60.【答案】最大功率点跟踪(MPPT):一种通过调节光伏阵列的输出阻抗(或DC-DC变换器的占空比),使光伏阵列始终工作在当前环境条件下最大

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