营口理工学院《储能技术概论》2025-2026学年期末试卷(A卷)

营口理工学院《储能技术概论》2025-2026学年期末试卷(A卷)适用专业：储能科学与工程、新能源科学与工程、能源与动力工程考试时间：120分钟满分：100分考试形式：闭卷一、名词解释（共6小题，每小题3分，共18分）1.抽水蓄能2.质量比能量3.相变储能4.充放电倍率5.全钒液流电池6.储能系统SOC二、单项选择题（共15小题，每小题2分，共30分）1.按照能量存储的基本原理分类，下列属于机械储能范畴的是（）A.锂离子电池储能B.抽水蓄能C.相变储热D.超导磁储能2.截至2024年，全球已投运电力储能项目中，装机规模占比最高的技术路线是（）A.锂离子电池储能B.抽水蓄能C.压缩空气储能D.铅酸电池储能3.常规抽水蓄能电站的综合能量转换效率典型范围是（）A.40%~50%B.55%~65%C.70%~85%D.90%~95%4.下列锂离子电池正极材料中，循环寿命最长的是（）A.磷酸铁锂B.锰酸锂C.高镍三元材料D.钴酸锂5.全钒液流电池最核心的技术优势是（）A.质量能量密度高B.功率与容量可独立设计C.工作温度范围窄D.系统占地面积小6.下列储热技术中，单位体积储能密度最高的是（）A.常温清水显热储热B.岩石显热储热C.石蜡相变储热D.二元熔盐显热储热7.非补燃式（绝热）压缩空气储能系统的综合能量效率约为（）A.20%~30%B.40%~50%C.60%~75%D.85%~95%8.飞轮储能最适配的应用场景是（）A.跨季节长时储能B.电网毫秒级调频C.农村户用储能D.新能源基地长时消纳9.表征储能器件单位质量能够输出的最大功率的性能指标是（）A.质量比能量B.体积能量密度C.质量比功率D.体积功率密度10.下列关于超级电容器的特点描述，错误的是（）A.循环寿命可达数十万次B.功率密度远高于锂离子电池C.能量密度低于铅酸电池D.充放电过程伴随剧烈的氧化还原反应11.下列关于氢储能的特点描述，正确的是（）A.氢气的质量能量密度远高于锂离子电池B.氢储能的全流程转换效率高于锂离子电池C.高压气态储氢的体积能量密度高于低温液态储氢D.氢储能仅适用于交通领域应用12.电网侧储能的核心功能不包括（）A.参与电网调频调压B.削峰填谷缓解输电阻塞C.提升电网供电可靠性D.直接降低居民终端电价13.根据我国能源局发布的《新型储能项目管理规范》，下列属于新型储能范畴的是（）A.常规抽水蓄能B.锂离子电池储能C.水电厂水库蓄能D.火电厂原煤存储14.铅炭电池是在传统铅酸电池的（）中添加碳材料改性得到的新型电池A.正极板B.负极板C.电解液D.隔膜15.下列因素中，不属于锂离子电池热失控核心触发因素的是（）A.过充过放B.高温烘烤C.针刺碰撞D.0.2C低倍率放电三、多项选择题（共5小题，每小题2分，共10分。多选、少选、错选均不得分）1.抽水蓄能电站的核心组成部分包括（）A.上水库B.下水库C.输水系统D.发电电动机组及厂房2.锂离子电池的核心构成部件包括（）A.正极材料B.负极材料C.电解质D.隔膜3.下列储热技术中，属于显热储热范畴的有（）A.水储热B.熔盐储热C.石蜡储热D.混凝土储热4.储能技术在电源侧的主要应用场景包括（）A.平抑新能源出力波动B.参与电网调频辅助服务C.提升火电机组调峰能力D.用户侧峰谷电价套利5.下列关于飞轮储能的描述，正确的有（）A.响应速度快，可达毫秒级B.循环寿命长，无化学衰减C.能量密度高于磷酸铁锂电池D.自放电率低，适合长时储能四、判断题（共10小题，每小题1分，共10分。正确填“√”，错误填“×”）1.储能系统的充放电效率是指放电过程输出的总能量与充电过程输入的总能量的比值。（）2.三元锂电池的循环寿命普遍长于磷酸铁锂电池。（）3.压缩空气储能技术具备长时大容量储能的适配性，可应用于新能源基地长时消纳场景。（）4.超导磁储能系统的能量损耗极低，综合效率可达95%以上。（）5.显热储热过程中，储能材料的温度保持恒定，仅通过物态变化存储能量。（）6.氢气的质量能量密度远高于三元锂电池，可达其100倍以上。（）7.钠硫电池的正常工作温度需维持在300~350℃区间，以保证电极处于熔融状态。（）8.重力储能的质量能量密度远高于锂离子电池，适合大规模部署。（）9.储能系统的SOC（荷电状态）是指当前剩余容量与额定容量的百分比。（）10.当前户用储能系统的主流技术路线是磷酸铁锂电池储能。（）五、简答题（共4小题，每小题5分，共20分）1.请简述储能技术按能量存储原理的分类，并列举每类至少1种典型技术。2.请简述抽水蓄能电站的基本工作原理，并分析其主要技术优缺点。3.请简述全钒液流电池的工作原理及核心技术特点。4.请简述相变储热技术的基本原理，并列举3种不同温度区间的典型相变储能材料。六、论述题（共1小题，共12分）结合我国“双碳”战略目标与新型电力系统建设背景，论述储能技术的核心作用及未来主要发展方向。参考答案及评分标准一、名词解释（共6小题，每小题3分，共18分）1.抽水蓄能：是一种典型的机械储能技术，利用电力负荷低谷时的富余电能将水抽至上水库，将电能转化为水的重力势能存储（1.5分）；在电力负荷高峰期放水至下水库，推动水轮发电机组发电，将势能转化为电能回馈电网（1.5分）。2.质量比能量：又称比能量，是表征储能器件能量存储能力的核心指标之一（1分），指单位质量的储能器件在规定条件下所能输出的总能量，常用单位为Wh/kg或J/kg（2分）。3.相变储能：是热能储能的主流技术路线之一，利用储能材料在相变过程中（如固-液、固-固、液-气相变）吸收或释放大量相变潜热实现能量的存储与释放（2分），具有储能密度高、相变过程温度稳定的特点（1分）。4.充放电倍率：是表征储能器件充放电速度的性能指标（1分），指电池在规定时间内放出额定容量时所需的电流值，数值上等于额定容量除以充放电时间，单位为C（2分）。5.全钒液流电池：是一种以不同价态钒离子为活性物质的氧化还原液流电池（1分），通过钒离子在正负极电解液中的氧化还原反应实现电能与化学能的相互转换，正负极电解液分别存储在外部储罐中（2分）。6.储能系统SOC：即荷电状态（StateofCharge）（1分），指储能系统当前剩余可用容量与其额定容量的比值，通常以百分比表示，用于反映储能系统的剩余电量水平（2分）。二、单项选择题（共15小题，每小题2分，共30分）1.B2.B3.C4.A5.B6.C7.C8.B9.C10.D11.A12.D13.B14.B15.D三、多项选择题（共5小题，每小题2分，共10分）1.ABCD2.ABCD3.ABD4.ABC5.AB四、判断题（共10小题，每小题1分，共10分）1.√2.×3.√4.√5.×6.√7.√8.×9.√10.√五、简答题（共4小题，每小题5分，共20分）1.参考答案及评分标准：储能技术按能量存储原理可分为五大类：（1）机械储能：通过机械能形式存储能量，典型技术包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、重力储能等（1分）；（2）电化学储能：通过电化学反应实现电能与化学能的相互转换，典型技术包括锂离子电池、铅酸电池、液流电池、钠离子电池等（1分）；（3）电磁储能：通过电磁场形式存储能量，典型技术包括超级电容器、超导磁储能等（1分）；（4）热能储能：通过热能形式存储能量，典型技术包括显热储热、相变储热、化学反应储热等（1分）；（5）化学储能（氢与合成燃料储能）：通过化学反应将能量存储在化学物质中，典型技术包括氢储能、合成氨储能、合成甲烷储能等（1分）。（答出4-5类且举例正确得满分，答出3类得3分，答出2类得2分，答出1类得1分，表述合理可酌情给分）2.参考答案及评分标准：工作原理：抽水蓄能电站利用电网低谷时段的富余电能，将下水库的水抽取至上水库，以重力势能形式存储能量（1分）；在电网高峰负荷时段，将上水库的水释放至下水库，推动水轮发电机组发电，将重力势能转化为电能送入电网（1分）。优点：①装机容量大、储能周期灵活，适合大规模长时储能应用；②技术成熟度高，运行可靠性强，循环寿命可达50年以上；③单位储能成本低，全生命周期经济性突出（每点1分，答出2点即可得2分）。缺点：①站址选择受地形约束强，需具备天然或人工修建上下水库的条件；②建设周期长，前期投资规模大；③水库建设可能对局部生态环境产生一定影响（答出1点即可得1分）。（工作原理2分，优缺点3分，总分5分，表述合理可酌情给分）3.参考答案及评分标准：工作原理：全钒液流电池以溶解在硫酸电解液中的不同价态钒离子作为活性物质，正负极电解液分别存储在外部储罐中（1分）；充电时，正极电解液中V⁴+被氧化为V⁵+，负极电解液中V³+被还原为V²+，电能转化为化学能存储；放电时正负极发生逆反应，化学能转化为电能输出（1分）。核心特点：①功率与容量可独立设计，功率由电堆规模决定，容量由电解液体积和浓度决定，适配长时大容量储能场景；②电解液循环使用，活性物质无固相沉积损耗，循环寿命可达10000次以上；③安全性高，电解液为水溶液体系，无爆炸、起火风险；④可实现100%深度放电，自放电率低，长期闲置性能衰减小（每点1分，答出3点即可得3分）。（工作原理2分，特点3分，总分5分，表述合理可酌情给分）4.参考答案及评分标准：基本原理：相变储能是利用物质在相变过程中（如固态向液态转变、固态晶型转变等），吸收或释放大量相变潜热来实现能量的存储与释放（2分）；相变过程中材料自身温度基本保持恒定，可实现稳定的能量供给与温度调控（1分）。典型相变材料：①低温相变材料（相变温度<100℃）：石蜡、脂肪酸、三水合醋酸钠等；②中温相变材料（相变温度100~300℃）：聚乙二醇、硝酸钾-硝酸钠混合熔盐、赤藻糖醇等；③高温相变材料（相变温度>300℃）：碳酸锂-碳酸钠混合熔盐、铝硅合金、氯化钠等。（答出3种不同温度区间的材料即可得2分，未区分温度区间只得1分，总分不超过5分）六、论述题（共1小题，共12分）参考答案及评分标准：核心作用（6分）（1）支撑新能源大规模并网消纳：风电、光伏等新能源出力具有间歇性、波动性、随机性特征，储能可平抑出力波动，提升新能源并网消纳能力，解决“弃风弃光”问题，推动能源结构清洁化转型，为“双碳”目标落地提供支撑（2分）；（2）保障新型电力系统安全稳定运行：新型电力系统中电力电子设备占比大幅提升，系统惯性、抗扰动能力下降，储能可毫秒级响应电网负荷变化，参与调频、调压、旋转备用等辅助服务，提升系统灵活性与可靠性（2分）；（3）优化电力资源配置效率：储能可实现削峰填谷，缓解高峰时段电力供需矛盾，降低输配电线路扩容压力，提升电网资产利用效率；同时可参与电力现货、辅助服务等市场交易，通过价格信号引导电力资源优化配置，提升系统运行经济性（1分）；（4）支撑分布式能源与微电网建设：储能是微电网的核心组成部分，可在孤岛模式下保障供电可靠性，支撑工业园区、偏远地区、海岛等场景的分布式能源系统建设，提升终端能源利用效率（1分）。未来发展方向（6分）（1）技术体系多元化：长时储能技术（如压缩空气、液流电池、重力储能、氢储能等）加速技术突破与商业化应用，短时高功率储能（如飞轮、超级电容）性能持续优化，形成不同技术路线互补、适配多场景需求的多元储能技术体系（2分）；（2）成本持续下降：随着规模化应用与产业链迭代，电化学储能度电成本持续降低，预计2030年磷酸铁锂电池储能系统成本较2024年下降30%以上；新型储能技术逐步实现商业化，抽水蓄能生态友好型站址开发技术不断成熟，全生命周期经济性持续提升（1分）；（3）市场机制逐步完善：电力辅助服务市场、容量市场、现货市场等机制不断健全，储能“容量+电量+辅助服务”的多元价值逐步得到市场化体现，形成合理的成本疏导与收益分配机制，激发各类市场主体参与储能建设的积极性