湖南大学2016新能源发电技术期末考试试卷

湖南大学课程考试试卷课程名称：新能源发电（开卷）；试卷编号：；考试时间：120分钟题号一二三四五六七八九十总分应得分30401020100实得分评分：评卷人一、简答题（每道5分，共30分）1、解释光生伏打效应。将两片金属浸入溶液构成的伏打电池，当受到阳光照射时会产生额外的伏打电动势。他把这种现象称为“光生伏打效应”，简称“光伏效应”。（5分）2、风力发电机组的排布规则是什么？风电场内风力发电机组的排列应以风电场内获得最大的发电量来考虑，机组排列的最主要原则是充分利用风能资源，最大程度利用风能（1分）。在风能资源分布方向非常明显的地区，机组排列可以与主导风能方向垂直，平行交错布置，机组排间距一般为叶轮直径的8-10倍（1）。在地形地貌条件较差的地区，机组排布受到地形的限制，排列无法满足8-10倍叶轮直径的要求，则首先考虑地形条件进行机组的布置（1分）。风力发电机组左右之间的距离（列距）应为风力机风轮直径的2-3倍。在地形复杂的丘陵或山地，为避免湍流的影响，风力发电机组可安装在等风能密度线上或沿山脊的顶峰排列（1分）。3、光伏发电为何要通过逆变器并网？并网逆变器的功能是什么？太阳能电池所发的电是直流，必须通过逆变装置变换成交流，再同电网的交流电合起来使用。（2分）功能：①在输出电压和电流随太阳能电池温度以及太阳辐射照度而变化时，总是输出太阳能电池最大功率；（1分）②输出已抑制谐波的电流，以免把不良影响波及到电网；（1分）③倒流输出剩余电力时，自动调整电压，把用户的电压维持在所定范围。（1分）4、风力发电变桨的目的是什么？由于风速变化，当风速过高时，风能有可能超过风力发电机额定功率，此时通考试中心填写：____年___月___日考试用专业班级：学号：姓名：装订线（答题不得超过此线）湖南大学课程考试试卷湖南大学教务处考试中心过变桨，改变风叶攻角，降低叶片对风能的捕获能力，维持风力发电机的输出功率不超过其额定功率，也即保证风力发电机不过流。（回答出标黑的重点部分5分）5、什么是生物质，什么是生物质发电？所谓生物质，就是所有来源于植物、动物和微生物的除矿物燃料外的可再生的物质。（2分）生物质发电是首先将其转化为可驱动发电机的能量形式，如燃气、燃油、酒精等，再按照通用的发电技术发电，然后直接提供给用户或并入电网提供给用户。（3分）6、地热发电工质选择的基本要求有哪些？（1）发电性能好，即在相同条件下每吨热水的实际发电量较大；（1分）（2）传热性能好，即在相同条件下放热系数较大；（1分）（3）压力水平适中，即在地下热水温度下相应的饱和压力不很高，在冷源温度下不出现高度真空；（1分）（4）来源丰富，价格较低；（1分）（5）化学稳定性好，不易分解，腐蚀性和毒性小，不易燃易爆。（1分）二、论述题（每道10分，共40分）1、什么是新能源，新能源有哪些？各有什么特点？新能源是指除常规化石能源和大中型水力发电、核裂变发电之外的生物质能、太阳能、风能、地热能以及海洋能等一次能源。（2分）生物质能是蕴含在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。（2分）太阳能的转化和利用方式有光-热转化、光-电转化和光-化学转化等。（2分）小水电通常指小水电站及与其相配套的小电网的统称。地热能，地热资源是指在当前技术经济和地质环境条件下，地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中的热能量和地热流体中的热能量及其伴生的有用成份。（2分）海洋能是指蕴藏在海洋中的可再生能源，它包括潮汐能、波浪能、海流能、潮流能、海水温差能和海水盐差能等不同的能源形态。（2分）2、风力发电独立运行与并网运行的有什么区别？独立运行的风力发电机组，又称离网型风力发电机组，是把风力发电机组输出的电能经蓄电池蓄能，再供应用户使用。同时，为了保证独立运行的离网型风力发电机组能连续可靠地供电，风力发电机组经常与其他动力源联合使用，互为补充。（5分）并网运行的风力发电机组采用风力发电机组与电网连接，由电网输送电能的方式，是克服风的随机性而带来的蓄能问题的最稳妥易行的运行方式，同时可达到节约矿物燃料的目的。并网运行又可分为两种不同的方式：1、恒速恒频方式，即风力发电机组的转速不随风速的波动而变化，始终维持恒转速运转，从而输出恒定额定频率的交流电。2、变速恒频方式，即风力发电机组的转速随风速的波动作变速运行，但仍输出额定频率的交流电。（5分）3、光伏发电的特点有哪些？优点：1、结构简单，体积小且轻。2、易安装，易运输、建设周期短。3、容易启动，维护简单，随时使用，保证供应。4、清洁，安全，无噪声。5、可靠性高，寿命长。6、太阳能无处不有，应用范围广。7、降价速度快，能量偿还时间有可能缩短。缺点：1、能量分散，占地面积大。2、间歇性大。3、地域性强。（每点各1分）4、潮汐能发电面临的困难是什么？（1）单位投资大，造价较高；（2）水头低，单位耗钢多；（3）发电具有间断性；（4）在工程技术上尚存在泥沙淤积以及海水、海生物对金属结构和海工建筑物的腐蚀及污黏等问题，需要进一步研究解决。（每点各2.5分）三、试设计一套并网型的光伏发电系统，总功率100kW，接入380V交流电网，画出主电路拓扑结构，并解释每个元件的含义（10分）接入380V电网VSCBOOST光伏阵列DL（2分）光伏阵列选用400片光伏组件组成，每片光伏组件250W，开路电压为50V，连接方式为10串40并；（2分）二极管D用来防止光照很弱时（比如晚上）出现电流向光伏整流逆流；（1分）BOOST电路用来将光伏阵列的开路电压500V升压到600V，并实现光伏阵列的最大功率追踪控制；（2分）VSC用来实现将直流电压变为交流电压；（1分）电感L用来将逆变器VSC输出的脉冲电压进行滤波；（2分）四、论述地热回灌的重要性及回灌方案。（20分）地热田的大量开采，必将会造成热储寿命缩短，地下水位下降，并导致地面沉降。如把地热发电后的地热弃水回灌地下，就可大大减轻这些弊端，并减轻地热弃水对于环境的污染。（5分）确定回灌方案之前，应首先弄清热储的情况。这样才能提出回灌模型，选择合适的回灌方式。回灌地热发电后排出的地热弃水以保持热储的压力和水位并不难，重要的是不要因为回灌温度较低的水而使生产井的水温过快地降低。（5分）不同的地热田采用的回灌方式会有所不同。回灌井的平面位置，有混杂排列和边对边排列两种。混杂排列指生产井和回灌井穿插排列，并保持一定的距离。边对边排列指生产井在一边，而回灌井在另一边，中间隔有较远的距离（5分）。回灌井深度的选择非常重要，根据实际情况的需要，它可以比生产井源浅或与生产井相同。总之，回灌方式的选择，取决于地质、环境和经济等综合因素，但一般来说，边对边的深一些的回灌井布局在多数情况下可较好的避免热干扰。（5分）