1、2014年太陽能光伏發(fā)電技術(shù) 期末試卷及答案2011級(jí)太陽能光伏發(fā)電技術(shù)試卷、單項(xiàng)選擇題（本大題共12小題，每小題1分，共12分）1 .在地球大氣層之外，地球與太陽平均距離處，垂直于太陽光方向的單位面積上的輻射能基本上為一個(gè)常數(shù)。這個(gè)輻射強(qiáng)度稱為 .A.大氣質(zhì)量B.太陽常數(shù)C.輻射強(qiáng)度D.太陽光譜2 .太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的最核心的器件是 。A.控制器B.逆變器C,太陽電池D.蓄電池3 .太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，指在電網(wǎng)失電情況下，發(fā)電設(shè)備仍作為孤立電源對(duì)負(fù)載供電這一現(xiàn)象。A.孤島效應(yīng)B.光伏效應(yīng)C.充電效應(yīng) D.霍爾效應(yīng)4 .在太陽電池外電路接上負(fù)載后，負(fù)載中便有電流過，該電流稱為太陽電池的 。

2、A.短路電流B.開路電流C.工作電流D.最大電流5 .地面用太陽電池標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件為在溫度為25c下，大氣質(zhì)量為AM1.5的陽光光譜，輻射能量密度為 W/m2。A. 1000 B. 1367 C. 1353D.11306 .蓄電池放電時(shí)輸出的電量與充電時(shí)輸入的電量之比稱為容量 。A .輸入效率B.填充因子C.工作電壓D.輸出效率7 .蓄電池使用過程中，蓄電池放出的容量占其額定容量的百分比稱為 。A.自放電率 B.使用壽命C.放電速率D.放電深度8 .在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽電池方陣所發(fā)出的電力如果要供交流負(fù)載使用的話，實(shí)現(xiàn)此功能 的主要器件是。A.穩(wěn)壓器 B.逆變器C.二極管 D.蓄電池9

3、.當(dāng)日照條件達(dá)到一定程度時(shí)，由于日照的變化而引起較明顯變化的是 。A.開路電壓B.工作電壓C.短路電流D.最佳傾角10 .太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽電池組件表面被污物遮蓋，會(huì)影響整個(gè)太陽電池方陣所發(fā)出的電力, II從而產(chǎn)生。A.霍爾效應(yīng)B.孤島效應(yīng)C.充電效應(yīng)D.熱斑效應(yīng)11 .當(dāng)控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電控制時(shí)，要求控制器具有輸入充滿斷開和恢復(fù)接通的功能。如對(duì) 12V密封型鉛酸蓄電池控制時(shí)，其恢復(fù)連接參考電壓值為A. 13.2V B. 14.1V C. 14.5VD.15.2V12 .太陽電池最大輸出功率與太陽光入射功率的比值稱為 <A.填充因子B.轉(zhuǎn)換效率C.光譜響應(yīng)D.串聯(lián)電阻二、填

4、空題（本大題共5小題，共10空，每空1分，共10分）1.光伏發(fā)電是利用太陽能電池組件將能直接轉(zhuǎn)變?yōu)榈难b置。太陽能電池組件（SolarModule）是利用半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性實(shí)現(xiàn)的一種材料，在廣大的無電地區(qū)該裝置9可以方便地實(shí)現(xiàn)為用戶照明及生活供電，也可以與區(qū)域電網(wǎng)并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。2.獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)由以下幾部分構(gòu)成：1）2)3)4151之比3.填充因子:三、名詞解釋（本大題共2小題，共12分）1 .雙極硫酸鹽化、H+抑制原理2 .日照時(shí)間、日照時(shí)數(shù)、平均日照時(shí)數(shù)、峰值日照時(shí)數(shù)四、簡述題（本大題共4小題，每小題8分，32分）簡述光生伏打效應(yīng)。2.為什么VRLA蓄電池在使用過程中不需加水維護(hù)?3.

5、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)要求光伏控制器有哪些基本功能?4.簡述準(zhǔn)正弦波逆變器。五、綜合題（本大題共34分）16分）下圖是并聯(lián)型控制器電路圖，敘述其工作原理儕電池檢控電SI2.（本題18分）設(shè)計(jì)太陽能路燈系統(tǒng)。濟(jì)南地區(qū)，負(fù)載輸入電壓24V功耗34.5W,每天工作時(shí)數(shù)8.5h,保證連續(xù)陰雨天數(shù)7天。兩個(gè)連續(xù)陰雨天數(shù)之間的設(shè)計(jì)最短天數(shù)為20天。濟(jì)南地區(qū)峰值日照時(shí)數(shù)約為3.424h。2011級(jí)太陽能光伏發(fā)電技術(shù)答案選擇題1.B2. C3.A4. C5.A6.D7. D8.B9. C10.D11. A 12. B二.填空題1 .太陽能 電能 P-V轉(zhuǎn)換2 .光伏陣列光伏控制器蓄電池組 逆變器 .負(fù)載3 .太陽

6、電池的最大功率開路電壓和短路電流乘積三、名詞解釋1 .雙極硫酸鹽化：蓄電池放電過程將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茌敵?，?fù)極失去電子被氧化為硫酸鉛， 正極得到電子還原為硫酸鉛。由于兩極活性物質(zhì)均轉(zhuǎn)化為PbSO4,所以常稱為“雙極硫酸鹽化”理論。H+抑制原理：蓄電池在充電末期，負(fù)極產(chǎn)生的氫氣通過改變負(fù)極合金配方， 采用新的合金材料（如 鉛鈣合金），使氫在這種材料上放電（得電子）的電位提高了。這樣氫離子在陰極放電得到抑制， 不易產(chǎn)生氫氣了。這種陰極合金工藝稱為 H+抑制原理。2 .日照時(shí)間：是指太陽光在一天當(dāng)中從日出到日落實(shí)際的照射時(shí)間。日照時(shí)數(shù)時(shí)：指在某個(gè)地點(diǎn)，一天當(dāng)中太陽光達(dá)到一定副照度（一般以氣象臺(tái)測(cè)定的

7、120W/m2為標(biāo)準(zhǔn)）時(shí)一直到小于此輻照度所經(jīng)過的時(shí)間，日照時(shí)數(shù)小于日照時(shí)間。平均日照時(shí)數(shù)：是指某地的一年或若干年的日照時(shí)數(shù)總和的平均值。例如，某地2003年到2013年實(shí)際測(cè)量的年平均日照時(shí)數(shù)時(shí) 2053.6h,日平均日照時(shí)數(shù)就是5.63h。峰值日照時(shí)數(shù)：是將當(dāng)?shù)氐妮椛淞?，折算成?biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件， （輻照度1000W/m2）下的時(shí)數(shù)。例 如，某地某天的日照時(shí)間是8.5h,但不可能在這8.5h中太陽的輻照度都是1000 W/m2。而是從弱到 強(qiáng)再從強(qiáng)到弱變化的。例：若測(cè)得這天累計(jì)的太陽輻射量時(shí) 3600 W/m2 ,則這天的峰值日照時(shí)數(shù)就是 3.6h。四.簡答題1 .所謂光生伏打效應(yīng)就是當(dāng)物體受光

8、照時(shí)，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電 流的一種效應(yīng)。當(dāng)兩種不同材料所形成的結(jié)受到光輻照時(shí)，結(jié)上產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。它的過程先是材料吸 收光子的能量，產(chǎn)生數(shù)量相等的正、負(fù)電荷，隨后這些電荷分別遷移到結(jié)的兩側(cè)，形成偶電層。光 生伏打效應(yīng)雖然不是瞬時(shí)產(chǎn)生的，但其響應(yīng)時(shí)間是相當(dāng)短的。2 .為什么VRLAS電池在使用過程中不需加水維護(hù)？VRLAB電池在結(jié)構(gòu)、材料上作了重要的改進(jìn)，正極板采用鉛鈣合金或鉛鎘合金、低睇合金，負(fù)極板 采用鉛鈣合金，隔板采用超細(xì)玻纖隔板，并使用緊裝配和貧液設(shè)計(jì)工藝技術(shù)，整個(gè)VRLAS電池化學(xué)反應(yīng)密封在塑料蓄電池殼內(nèi)，出氣孔上設(shè)有單向的安全閥。這種結(jié)構(gòu)的蓄電池，在規(guī)定充電電壓

9、下 進(jìn)行充電時(shí).正極析出的氧（02）可通過隔板通道傳送到負(fù)極板表面，還原為水 （H20）,由于VRLAS 電池采用負(fù)極板比正極多出10%勺容量，使氫氣析出時(shí)電位提高，正極出現(xiàn)氧氣先于負(fù)極出現(xiàn)氫氣， 氧氣通過隔板通道或頂部到達(dá)負(fù)極，負(fù)極被氧化成硫酸鉛，經(jīng)過充電又轉(zhuǎn)變成海綿狀鉛 .這是VRLA 蓄電池特有的內(nèi)部氧循環(huán)反應(yīng)機(jī)理，這種充電過程，電解液中的水幾乎不損失，使VRLAS電池在使用過程中達(dá)到不需加水的目的。3 .光伏控制器應(yīng)具有以下功能：防止蓄電池過充電和過放電，延長蓄電池壽命；防止電池板或光伏方陣、蓄電池極性接反;防止負(fù)載、控制器、逆變器和其他設(shè)備內(nèi)部短路；具有防雷擊引起的擊穿保護(hù)；具有溫度

10、補(bǔ)償?shù)墓δ?；顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)，包括蓄電池 （組）電壓、負(fù)載狀態(tài)、光伏方陣工作狀態(tài)、 輔助工作狀態(tài)、輔助電源狀態(tài)、環(huán)境溫度狀態(tài)、故障報(bào)警等。4 .簡述準(zhǔn)正弦波逆變器。逆變器根據(jù)波形主要分兩類：一類是正弦波逆變器；另一類是方波逆變器。正弦波逆變器輸出 的是同日常使用的電網(wǎng)一樣甚至更好的正弦波交流電，因?yàn)樗淮嬖陔娋W(wǎng)中的電磁污染。方波逆變 器輸出的則是質(zhì)量較差的方波交流電，其正向最大值到負(fù)向最大值幾乎在同時(shí)產(chǎn)生，這樣對(duì)負(fù)載和 逆變器本身造成劇烈的不穩(wěn)定影響。同時(shí)其負(fù)載能力差，僅為額定負(fù)載的40%60%,不能帶感性負(fù)載。如所帶的負(fù)載過大，方波電流中包含的三次諧波成分將使流人負(fù)載中的容性電

11、流增大，嚴(yán)重 時(shí)會(huì)損壞負(fù)載的電源濾波電容。針對(duì)上述缺點(diǎn)，近年來出現(xiàn)了準(zhǔn)正弦波 （或稱改良正弦波、修正正弦 波、模擬正弦波等）逆變器，其輸出波形從正向最大值到負(fù)向最大值之間有一個(gè)時(shí)間問隔，使用效果 有所改善，但準(zhǔn)正弦波的波形仍然是由折線組成，屬于方波范疇，連續(xù)性不好?？偟膩碚f，正弦波 逆變器提供高質(zhì)量的交流電，能夠帶動(dòng)任何種類的負(fù)載，但技術(shù)要求和成本均高。準(zhǔn)正弦波逆變器 可以滿足大部分的用電需求，效率高，噪聲小，售價(jià)適中，因而成為市場中的主流產(chǎn)品。方波逆變 器的制作采用簡易的多諧振蕩器，其技術(shù)屬于 20世紀(jì)50年代的水平，將逐漸退出市場。五.綜合題1.并聯(lián)型控制器：也叫旁路型控制器，它是利用并聯(lián)

12、在太陽能電池兩端的機(jī)械或電子開關(guān)器件控制充電過程。一般用于小型、小功率系統(tǒng)。S1是并聯(lián)在太陽電池方陣的輸出端，當(dāng)蓄電池電壓大于“充滿切離電壓”時(shí)，S1導(dǎo)通，同時(shí)二極管D1截止,則太陽電池方陣的輸出電流直接通過S1短路泄放，不再對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，從而保證蓄電池不會(huì)出現(xiàn)過充電，起到“過充電保護(hù)”作用。D1為防“反充電二極管”，只有當(dāng)太陽電池方陣輸出電壓大于蓄電池電壓時(shí)，D1才能導(dǎo)通，反之D1截止，從而保證夜晚或陰雨天氣時(shí)不會(huì)出現(xiàn)蓄電池向太陽電池方 陣反向充電，起到“放反向充電保護(hù)”作用。開關(guān)器件S2為蓄電池放電開關(guān)，當(dāng)負(fù)載電流大于額 定電流出現(xiàn)過載或負(fù)載短路時(shí)，S2關(guān)斷，起到“輸出過 載保護(hù)”和“

13、輸出短路保護(hù)”作用。同時(shí)，當(dāng)蓄電池電 壓小于“過放電壓”時(shí)，S2也關(guān)斷，進(jìn)行“過放電保護(hù)”。D2為“防反接二極管”，當(dāng)蓄電池極性接反時(shí)，D2 導(dǎo)通使蓄電池通過D2短路放電，產(chǎn)生很大電流快速將 保險(xiǎn)絲BX燒斷，起到“防蓄電池反接保護(hù)”作用。 檢測(cè)控制電路隨時(shí)對(duì)蓄電池電壓進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)電壓大于“充滿切離電壓”時(shí)使S1導(dǎo)通進(jìn)行“過充電保護(hù)”；當(dāng) 電壓小于“過放電壓”時(shí)使S2關(guān)斷進(jìn)行“過放電保護(hù)”。2.設(shè)計(jì)要求：濟(jì)南地區(qū)，負(fù)載輸入電壓24V功耗34.5W,每 天工作時(shí)數(shù)8.5h,保證連續(xù)陰雨天數(shù)7天。兩個(gè)連續(xù)陰雨天 數(shù)之間的設(shè)計(jì)最短天數(shù)為20天。濟(jì)南地區(qū)近二十年年均輻射量 107.7Kcal/cm2 ,經(jīng)簡單計(jì)算濟(jì)南地區(qū)峰值日照時(shí)數(shù)約為 3.424h; 負(fù)載日耗電量 QF=(34.5/24) X 8.5 = 12.2Ah所需濟(jì)南先鋒太陽能組件的總充電電流I=1.05 X12.2/(3.424X 0.85) =4.