黄山职业技术学院《储能技术》2025-2026学年期末试卷(A卷)

黄山职业技术学院《储能技术》2025-2026学年期末试卷(A卷)适用专业：储能材料技术、新能源发电工程技术、新能源装备技术考试时间：120分钟总分：100分考试形式：闭卷注意事项：1.答题前，考生务必将自己的姓名、学号、班级填写在答题卡指定位置。2.所有答案均须填写在答题卡对应区域，写在试卷或草稿纸上无效。3.考试结束后，将试卷、答题卡和草稿纸一并交回。一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20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，请将其代码填写在答题卡的括号内。错选、多选或未选均无分。）1.按照能量存储形式分类，抽水蓄能属于以下哪类储能技术（）A.电化学储能B.机械储能C.电磁储能D.热能储能2.储能型磷酸铁锂电池的单体标称电压为（）A.2.4VB.3.2VC.3.7VD.4.2V3.储能系统中，BMS的中文全称是（）A.能量管理系统B.储能变流器C.电池管理系统D.电力监控系统4.抽水蓄能电站的综合运行效率通常处于以下哪个区间（）A.40%-50%B.60%-70%C.70%-80%D.90%-95%5.以下哪种储能技术的功率密度最高、循环寿命最长，但能量密度最低（）A.磷酸铁锂电池B.全钒液流电池C.超级电容器D.铅炭电池6.储能变流器（PCS）的核心功能是（）A.电池荷电状态估算B.交直流双向电能转换C.系统能量调度D.电池均衡控制7.我国“十四五”新型储能发展实施方案提出，到2025年新型储能装机规模目标达到多少以上（）A.1000万千瓦B.2000万千瓦C.3000万千瓦D.5000万千瓦8.以下哪种储能技术不属于新型储能范畴（）A.锂离子电池储能B.压缩空气储能C.抽水蓄能D.飞轮储能9.锂离子电池的荷电状态（SOC）是指（）A.电池剩余容量与额定容量的比值B.电池的健康状态C.电池的充放电效率D.电池的内阻大小10.黄山歙县某山区村级光伏电站配置了离网储能系统，该系统最不可能的应用场景是（）A.路灯供电B.监控设备供电C.村民生活应急供电D.电网调频辅助服务11.三元锂电池热失控的起始温度通常约为（）A.80℃-100℃B.130℃-200℃C.250℃-300℃D.350℃以上12.全钒液流电池最突出的优势是（）A.能量密度高B.功率与容量独立配置，适合长时储能C.体积小D.成本低于磷酸铁锂电池13.当前国内用户侧储能最核心的收益来源是（）A.需求响应补贴B.峰谷价差套利C.辅助服务收益D.需量电费节省14.以下哪种消防介质是当前电化学储能电站预制舱最常用的洁净灭火介质（）A.二氧化碳B.七氟丙烷C.全氟己酮D.高压细水雾15.储能型磷酸铁锂电池在100%放电深度（DOD）下的循环寿命通常可达（）A.1000次以上B.3000次以上C.6000次以上D.20000次以上16.先进绝热压缩空气储能（AA-CAES）的核心技术特点是（）A.需要燃烧天然气补热提升效率B.回收压缩过程产生的热量用于发电，无额外燃料消耗C.仅能依托地下岩洞建设D.能量密度高于锂离子电池17.飞轮储能的能量存储形式是（）A.重力势能B.动能C.化学能D.电磁能18.安徽黄山地区某工商业用户执行分时电价，尖峰电价为1.12元/kWh，谷段电价为0.31元/kWh，若忽略充放电损耗，用户储能单次充放电的度电理论毛利约为（）A.0.5元/kWhB.0.81元/kWhC.1.1元/kWhD.1.4元/kWh19.储能系统中，负责整个电站的能量调度、运行监控、数据采集与收益统计的核心系统是（）A.BMSB.PCSC.EMSD.SVG20.以下关于铅炭电池的描述，错误的是（）A.是传统铅酸电池的改进型，负极添加炭材料提升性能B.循环寿命是传统铅酸电池的2-3倍C.单位容量成本低于磷酸铁锂电池D.能量密度高于三元锂电池二、多项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。在每小题列出的四个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在答题卡的括号内。错选、多选、未选均无分；少选且选择正确的，每个选项得0.5分。）1.储能技术在新型电力系统中的主要作用包括（）A.削峰填谷B.调频调相C.事故备用D.黑启动2.电化学储能电站的核心组成部分包括（）A.电池储能单元B.储能变流器（PCS）C.能量管理系统（EMS）D.高压输电杆塔3.以下属于磷酸铁锂电池相比三元锂电池的优势的有（）A.安全性更高B.循环寿命更长C.低温性能更好D.原材料成本更低4.电池管理系统（BMS）的主要功能包括（）A.荷电状态（SOC）估算B.电池健康状态（SOH）估算C.充放电均衡控制D.交直流电能转换5.抽水蓄能电站的主要组成部分包括（）A.上水库B.下水库C.输水发电系统D.开关站6.以下属于长时储能（放电时长≥4小时）技术路线的有（）A.抽水蓄能B.全钒液流电池储能C.先进绝热压缩空气储能D.功率型锂离子电池储能7.国内工商业用户侧储能的主要收益模式包括（）A.峰谷价差套利B.需量电费管理C.需求响应补贴D.辅助服务补偿8.锂离子电池热失控的常见诱因包括（）A.过充过放B.内部短路C.外部高温D.机械穿刺9.以下关于黄山地区储能应用场景的描述，正确的有（）A.黄山核心景区可配置离网光伏储能系统为监控、路灯、应急设备供电B.黄山区工商业用户可配置用户侧储能降低峰段用电成本C.临近的绩溪抽水蓄能电站可承担安徽电网调峰调频、事故备用任务D.山区村级光伏电站无需配置储能即可实现稳定并网供电10.电化学储能系统的安全防护体系通常包含以下哪些层级（）A.单体电池安全防护B.电池模组/簇安全防护C.储能舱/电站级安全防护D.跨省电网安全防护三、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。请将判断结果填写在答题卡的括号内，正确的填“√”，错误的填“×”。）1.电磁储能主要包括超导储能、超级电容储能、飞轮储能等类型。（）2.储能变流器（PCS）具备双向电能转换功能，充电时将交流电转换为直流电，放电时将直流电转换为交流电。（）3.三元锂电池的能量密度高于磷酸铁锂电池，但安全性和循环寿命弱于磷酸铁锂电池。（）4.全钒液流电池的电解液可循环流动，因此电池的功率等级和容量等级可独立设计。（）5.用户侧储能的需量电费管理，是指通过储能放电降低用户最大用电需量，从而减少按需量计收的基本电费。（）6.抽水蓄能电站的综合运行效率通常可达90%以上，是当前效率最高的储能技术。（）7.锂离子电池的SOC估算仅需通过电压采样即可实现，无需采集电流、温度等参数。（）8.磷酸铁锂电池的热失控起始温度高于三元锂电池，因此安全性能更优。（）9.我国官方定义的新型储能不包含抽水蓄能，主要指电化学储能、压缩空气储能、飞轮储能等技术路线。（）10.黄山地区属于亚热带季风气候，夏季高温高湿，储能系统需强化热管理和绝缘防护设计。（）四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分。解答应要点清晰、逻辑合理。）1.简述电化学储能系统的核心组成部分及各部分的主要功能。2.对比磷酸铁锂电池与三元锂电池的优缺点，并说明二者的主要适用场景。3.简述抽水蓄能电站的工作原理及主要应用场景。4.简述用户侧储能的主要收益模式，并结合安徽黄山地区工商业分时电价政策说明峰谷套利的基本逻辑。5.简述锂离子电池热失控的三个发展阶段及主要防控措施。五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分。解答应写出必要的计算过程、文字说明，步骤清晰。）1.黄山屯溪区某工商业企业屋顶安装有100kWp分布式光伏电站，年用电量约60万kWh，拟配套建设用户侧储能系统降低用电成本。已知条件如下：①储能系统按光伏装机容量的20%配置额定功率，放电时长为2小时；②系统综合充放电效率为85%；③黄山地区工商业尖峰电价1.12元/kWh，谷段电价0.31元/kWh，企业每天可实现1充1放（谷段充电、尖峰段放电）；④储能系统总投资（含设备、安装、首年运维）为1100元/kWh（按额定容量计）。请计算：（1）该储能系统的额定功率和额定容量分别为多少？（3分）（2）若每年按360天计算，该储能系统一年的峰谷套利理论毛收益（忽略损耗）和实际净收益（扣除充放电损耗对应的成本）分别为多少？（4分）（3）该储能系统的静态投资回收期约为多少年？（保留1位小数）（3分）2.黄山歙县某山区村级并网光伏储能电站（100kW光伏+20kW/40kWh磷酸铁锂储能）运维人员反馈，储能系统出现无法正常放电的故障，现场无明显火情、漏液现象。请结合山区运行环境特点，简述该故障的标准化排查流程，并列出至少5种可能的故障原因。参考答案及评分标准一、单项选择题（每小题1分，共20分）1.B2.B3.C4.C5.C6.B7.C8.C9.A10.D11.B12.B13.B14.C15.C16.B17.B18.B19.C20.D二、多项选择题（每小题2分，共20分。少选且正确得0.5分/个，错选、多选不得分）1.ABCD2.ABC3.ABD4.ABC5.ABCD6.ABC7.ABCD8.ABCD9.ABC10.ABC三、判断题（每小题1分，共10分）1.×（飞轮储能属于机械储能）2.√3.√4.√5.√6.×（抽水蓄能综合效率约70%-80%）7.×（SOC估算需结合电压、电流、温度等多参数）8.√9.√10.√四、简答题（每小题6分，共30分）1.参考答案：电化学储能系统核心由四部分组成：（1）电池储能单元：能量存储载体，由单体电池串并联组成模组、电池簇，实现电能的存储与释放（1.5分）；（2）电池管理系统（BMS）：负责电池状态监测（SOC、SOH、温/压/流）、均衡控制、故障保护、热管理联动，保障电池安全运行（1.5分）；（3）储能变流器（PCS）：实现交直流双向电能转换，充电时AC转DC为电池补能，放电时DC转AC向电网/负载供电，同时参与电网调压调频（1.5分）；（4）能量管理系统（EMS）：系统调度核心，负责数据采集、运行监控、能量优化调度、故障告警、收益统计，实现系统最优运行（1.5分）。答出温控、消防等辅助系统可酌情加0.5-1分，总分不超过6分。2.参考答案：（1）磷酸铁锂电池：优点为安全性高、循环寿命长（储能型≥6000次）、原材料成本低、环境友好；缺点为能量密度低（140-180Wh/kg）、低温性能差（-20℃容量保持率约60%）（2分）；适用场景为大型储能电站、电网侧储能、用户侧储能等对安全性、寿命要求高的场景（1分）。（2）三元锂电池：优点为能量密度高（200-300Wh/kg）、低温性能好（-20℃容量保持率约80%）、倍率性能优；缺点为安全性弱、循环寿命短（动力型约2000-3000次）、原材料成本高（钴资源稀缺）（2分）；适用场景为新能源汽车、便携式电子设备、对能量密度要求高的小型储能场景（1分）。3.参考答案：工作原理：抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的富余电能，将下水库的水抽取至上水库，将电能转化为重力势能存储（2分）；在电力负荷高峰时，释放上水库的水冲击水轮发电机组发电，将重力势能转化为电能送入电网，实现电能的时间维度转移（2分）。主要应用场景：电网调峰填谷、调频调相、事故备用、黑启动、配合新能源消纳（2分，答出3项及以上得满分）。4.参考答案：用户侧储能主要收益模式包括峰谷价差套利、需量电费管理、需求响应补贴、辅助服务补偿（2分，答出3项及以上得满分）。峰谷套利基本逻辑：黄山地区工商业执行分时电价，分为峰段、平段、谷段（尖峰段随季节执行），其中谷段（23:00-次日7:00）电价约0.31元/kWh，峰段（8:00-11:00、18:00-23:00）电价约0.92元/kWh，尖峰段（19:00-21:00，7-8月、1-2月执行）电价约1.12元/kWh（2分）；储能系统在谷段低电价时充电，在峰段/尖峰段高电价时放电，通过电价差获取收益，扣除充放电损耗、运维成本后即为净收益（2分）。5.参考答案：热失控三个发展阶段：（1）潜伏期：电池受过充、短路等诱因影响，内部温度升高、SEI膜分解、内阻增大，无明显外部特征（1分）；（2）发展期：温度持续升高，正极材料分解、电解液汽化，电池内部压力上升，出现鼓包、漏液现象（1分）；（3）爆发期：温度达到热失控阈值，内部发生剧烈链式反应，释放大量热量与可燃气体，引发火灾爆炸（1分）。主要防控措施：①BMS层面：完善过充/过放/过温/过流保护，精准估算SOC/SOH，配置主动均衡功能（1分）；②系统层面：配置液冷/风冷热管理系统，维持电池工作温度在25-40℃，设置多级消防防护体系（1分）；③运维层面：定期巡检排查电池故障，完善应急处置预案（1分）。五、综合应用题（每小题10分，共20分）1.参考答案：（1）额定功率：按光伏装机容量20%配置，P=100kW×20%=20kW（1.5分）；额定容量：放电时长2小时，C=P×放电时长=20kW×2h=40kWh（1.5分）。（2）理论毛收益（忽略损耗）：单次充放电毛利=（尖峰电价-谷段电价）×额定容量=（1.12-0.31）×40=32.4元/次；年毛收益=32.4元/次×360次=11664元（2分）。实际净收益：实际放电量=额定容量×综合效率=40kWh×85%=34kWh；单次充电成本=谷段电价×额定容量=0.31×40=12.4元；单次放电收益=尖峰电价×实际放电量=1.12×34=38.08元；单次净收益=38.08-12.4=25.68元；年净收益=25.68×360=9244.8元（2分）。（3）总投资=额定容量×单位容量投资=40kWh×1100元/kWh=44000元（1分）；静态投资回收期=总投资÷年净收益=44000÷9244.8≈4.8年（2分）。（计算过程正确、结果