風電技術試題大全說明：本試題大全涵蓋風電技術核心領域，包括基礎理論、設備系統、運行維護、并網控制、安全環(huán)保及綜合應用六大模塊，試題類型分為選擇題、簡答題、計算題，旨在滿足風電從業(yè)人員培訓考核、院校教學及自我能力評估需求。所有試題均基于行業(yè)標準（如GB/T____《風力發(fā)電機組齒輪箱》、IEC____系列標準）及實際工程經驗編制，內容專業(yè)嚴謹，具有較高實用價值。一、基礎理論篇（一）選擇題（單選）1.風切變指數是描述風速隨高度變化的參數，下列場景中風切變指數最大的是（）A.平坦草原B.城市建筑群C.海上風電場D.森林邊緣2.貝茨極限（BetzLimit）是風力發(fā)電機組風能利用的理論最大值，其數值約為（）A.45%B.59%C.70%D.85%3.風能密度的計算公式為（）（ρ為空氣密度，v為風速）A.0.5ρv2B.0.5ρv3C.ρv2D.ρv34.下列因素中，對空氣密度影響最大的是（）A.溫度B.濕度C.氣壓D.海拔5.風力發(fā)電機組的“掃風面積”指的是（）A.葉片旋轉形成的圓面積B.機組底座占地面積C.葉片總面積D.塔筒投影面積（二）簡答題1.簡述風資源評估的主要參數及意義。2.解釋“風能利用系數（Cp）”的概念，其影響因素有哪些？3.為什么說“風速是影響風電出力的最關鍵因素”？（三）計算題1.某地區(qū)空氣密度為1.2kg/m3，實測10m高度處風速為8m/s，若風切變指數為0.2，計算50m高度處的風速及風能密度。2.一臺風力發(fā)電機組的掃風面積為1500m2，風能利用系數為0.45，空氣密度為1.2kg/m3，當風速為12m/s時，求該機組的理論輸出功率（忽略機械損耗）。二、設備與系統篇（一）選擇題（單選）1.下列部件中，不屬于風力發(fā)電機組傳動鏈的是（）A.葉片B.齒輪箱C.發(fā)電機D.變槳電機2.直驅式風力發(fā)電機組與雙饋式相比，其核心優(yōu)勢是（）A.成本更低B.維護更簡單C.效率更高D.轉速更高3.變槳系統的主要作用是（）A.調整發(fā)電機轉速B.控制葉片槳距角以優(yōu)化風能捕獲C.剎車制動D.調節(jié)電網電壓4.風力發(fā)電機組的“輪轂”主要功能是（）A.連接葉片與主軸B.支撐塔筒C.保護發(fā)電機D.存儲潤滑油5.下列發(fā)電機類型中，最適合用于直驅式機組的是（）A.異步發(fā)電機B.同步發(fā)電機C.鼠籠式發(fā)電機D.繞線式發(fā)電機（二）簡答題1.簡述風力發(fā)電機組葉片的設計要求（至少3點）。2.齒輪箱常見故障有哪些？如何進行預防性維護？3.變槳系統與偏航系統的功能區(qū)別是什么？（三）計算題1.某雙饋式發(fā)電機的額定功率為1.5MW，額定轉速為1800rpm，若風輪轉速為15rpm，求齒輪箱的傳動比。2.葉片長度為40m，風輪轉速為12rpm，計算葉片尖端的線速度（π取3.14）。三、運行維護篇（一）選擇題（單選）1.風力發(fā)電機組的“狀態(tài)監(jiān)測系統（CMS）”主要監(jiān)測的參數不包括（）A.齒輪箱振動B.發(fā)電機溫度C.風速風向D.塔筒基礎沉降2.下列維護方式中，屬于預防性維護的是（）A.故障后更換損壞部件B.定期檢查齒輪箱油質C.緊急停機維修D.更換老化電纜3.風力發(fā)電機組的“可用率”計算公式為（）A.（運行時間+備用時間）/總時間B.運行時間/總時間C.（總時間-故障時間）/總時間D.（總時間-維護時間）/總時間4.葉片表面出現裂紋的主要原因是（）A.雷擊B.疲勞載荷C.鳥類撞擊D.以上都是5.齒輪箱油位過低會導致（）A.潤滑不良B.油溫過高C.振動增大D.以上都是（二）簡答題1.簡述風力發(fā)電機組定期維護的主要內容（按年度、半年度、季度分類）。2.狀態(tài)監(jiān)測技術（如振動分析、油液分析）在風電維護中的作用是什么？3.風電場冬季運行維護的重點有哪些？（三）計算題1.某風電場有10臺2MW機組，年運行時間為7500小時，年故障停機時間為200小時，求該風電場的年可用率。2.一臺機組的齒輪箱油更換周期為2年，每次更換油量為500L，油單價為15元/L，求該機組每年的齒輪箱油維護成本。四、并網與控制篇（一）選擇題（單選）1.風力發(fā)電機組并網的基本條件不包括（）A.電壓匹配B.頻率匹配C.相位匹配D.功率因數匹配2.低電壓穿越（LVRT）要求風力發(fā)電機組在電網電壓下降至額定電壓的（）時，保持并網運行。A.20%B.30%C.50%D.70%3.MPPT（最大風能追蹤）控制的核心目標是（）A.保持發(fā)電機轉速恒定B.使風能利用系數Cp最大C.控制輸出功率恒定D.調節(jié)電網頻率4.下列控制策略中，用于機組停機保護的是（）A.變槳控制B.偏航控制C.剎車控制D.無功功率控制5.風電場與電網互動的關鍵技術是（）A.功率預測B.狀態(tài)監(jiān)測C.故障診斷D.葉片設計（二）簡答題1.簡述雙饋式風力發(fā)電機組的并網過程。2.低電壓穿越（LVRT）對風電并網的意義是什么？3.風電場功率預測的主要方法有哪些？（三）計算題1.某風電場安裝10臺2MW機組，實測年平均風速為8.5m/s，風能利用系數為0.4，空氣密度為1.2kg/m3，掃風面積為1256m2（單臺），求該風電場的年理論發(fā)電量（一年按365天計算）。2.一臺機組的MPPT控制中，當風速為10m/s時，最優(yōu)葉尖速比為8，葉片長度為35m，求此時的風輪最優(yōu)轉速（π取3.14）。五、安全與環(huán)保篇（一）選擇題（單選）1.風電場登高作業(yè)的安全要求中，必須遵守的是（）A.佩戴安全帶B.穿拖鞋C.單獨作業(yè)D.吸煙2.風力發(fā)電機組的“安全鏈”系統主要作用是（）A.傳輸電力B.觸發(fā)緊急停機C.監(jiān)測風速D.控制變槳3.風電場噪聲控制的主要措施不包括（）A.葉片優(yōu)化設計B.增加塔筒高度C.安裝隔音屏障D.提高發(fā)電機轉速4.風電場鳥類保護的有效方法是（）A.安裝驅鳥器B.砍伐周邊樹木C.增加機組數量D.降低運行風速5.風電場火災應急處理的第一步是（）A.報警B.切斷電源C.使用滅火器D.疏散人員（二）簡答題1.簡述風力發(fā)電機組運行中的主要安全風險（至少3點）。2.風電場施工期的環(huán)境影響有哪些？如何緩解？3.臺風來襲時，風電場的應急處理流程是什么？（三）計算題1.某風電場年發(fā)電量為5億kWh，若替代燃煤發(fā)電（煤耗約300g/kWh），求該風電場每年減少的燃煤量及二氧化碳排放量（煤的含碳量約70%，二氧化碳排放系數約2.67）。2.一臺機組的噪聲值在距離100m處為55dB（A），若距離增加至200m，求此時的噪聲值（忽略其他因素，按點聲源衰減計算，衰減公式為ΔL=20lg(r2/r1)）。六、綜合應用篇（一）案例分析題1.某風電場一臺1.5MW機組出現“齒輪箱溫度過高”報警，試分析可能的原因及解決措施（至少3點）。2.某海上風電場計劃安裝50臺6MW機組，場址年平均風速為10m/s，水深20-30m，試從設備選擇、施工難度、運行維護等方面分析其可行性。（二）方案設計題1.某山區(qū)風電場擬建設10臺3MW機組，場址海拔1000m，年平均風速7.5m/s，試設計該風電場的維護計劃（包括維護周期、內容、人員配置）。（三）計算分析題1.某風電場選址階段，需評估某區(qū)域的風資源可行性。已知該區(qū)域10m高度處年平均風速為7m/s，風切變指數0.25，空氣密度1.15kg/m3，擬安裝機組的輪轂高度為80m，葉片長度45m，風能利用系數0.42，求單臺機組的年理論發(fā)電量，并判斷該區(qū)域是否適合建設風電場（參考標準：年發(fā)電量≥2500小時滿負荷運行視為可行）。七、參考答案一、基礎理論篇（一）選擇題1.B（城市建筑群障礙物多，風速隨高度變化大）2.B（貝茨極限約59.3%）3.B（風能密度公式）4.D（海拔升高，氣壓降低，空氣密度顯著下降）5.A（掃風面積=πR2，R為葉片長度）（二）簡答題1.主要參數：年平均風速、風速頻率分布、風切變指數、湍流強度、最大風速。意義：評估風能資源潛力、確定機組選型（如輪轂高度、葉片長度）、預測發(fā)電量、降低項目風險。2.風能利用系數（Cp）：機組實際捕獲的風能與通過掃風面積的風能之比，反映風能轉換效率。影響因素：葉尖速比、槳距角、葉片設計（如翼型、扭轉角）、湍流強度。3.風電出力公式為P=0.5ρAv3Cpη，其中風速v的三次方項對功率影響最大，風速微小變化會導致出力顯著變化（如風速從10m/s增至12m/s，出力約增加73%）。（三）計算題1.風速計算：v2=v1*(h2/h1)^α=8*(50/10)^0.2≈8*1.741≈13.9m/s；風能密度：W=0.5ρv23=0.5*1.2*(13.9)^3≈0.6*2685≈1611W/m2。2.理論功率：P=0.5ρAv3Cp=0.5*1.2*1500*(12)^3*0.45=0.6*1500*1728*0.45=0.6*1500=900;900*1728=1,555,200;1,555,200*0.45=699,840W≈700kW。二、設備與系統篇（一）選擇題1.D（變槳電機屬于變槳系統，而非傳動鏈）2.B（直驅式無齒輪箱，維護更簡單）3.B（變槳系統通過調整槳距角控制風能捕獲，防止過載）4.A（輪轂連接葉片與主軸，傳遞扭矩）5.B（同步發(fā)電機適合直驅式，轉速低、效率高）（二）簡答題1.設計要求：（1）aerodynamic性能優(yōu)（高Cp值）；（2）結構強度高（抗疲勞、風載荷）；（3）重量輕（減少塔筒負荷）；（4）耐候性好（抗紫外線、腐蝕）；（5）噪聲低（優(yōu)化葉型）。2.常見故障：齒輪磨損、軸承損壞、油封泄漏、油溫過高。預防性維護：定期檢查油質（光譜分析、鐵譜分析）、監(jiān)測振動（頻譜分析）、更換老化油封、保持油位正常。3.變槳系統：調整葉片槳距角，控制風能捕獲（如風速過高時順槳減速）；偏航系統：調整機組朝向，使風輪正對風向（提高風能利用效率）。（三）計算題1.傳動比i=發(fā)電機轉速/風輪轉速=1800/15=120。2.葉片尖端線速度：v=ωR=2πnR/60=2*3.14*12*40/60=(2*3.14*12*40)/60=(3014.4)/60≈50.24m/s。三、運行維護篇（一）選擇題1.D（塔筒基礎沉降屬于地質監(jiān)測，非CMS主要參數）2.B（定期檢查油質屬于預防性維護，提前發(fā)現問題）3.C（可用率=（總時間-故障時間）/總時間）4.D（裂紋原因包括雷擊、疲勞、撞擊等）5.D（油位過低會導致潤滑不良、油溫高、振動大）（二）簡答題1.年度維護：齒輪箱油更換、葉片全面檢查（裂紋、腐蝕）、塔筒防腐；半年度：發(fā)電機軸承潤滑、變槳系統校準、偏航齒輪檢查；季度：風速儀校準、安全鏈測試、電池檢查。2.作用：（1）提前發(fā)現故障（如齒輪箱振動異常預示磨損）；（2）減少非計劃停機（通過油液分析判斷油質惡化）；（3）優(yōu)化維護周期（避免過度維護）。3.重點：（1）葉片除冰（防止結冰增加載荷）；（2）齒輪箱油溫監(jiān)測（低溫導致油粘度增大）；（3）電纜絕緣檢查（低溫易開裂）；（4）人員防寒保護（穿戴保暖裝備）。（三）計算題1.年可用率=（總時間-故障時間）/總時間×100%=（7500-200）/7500×100%≈7300/7500×100%≈97.3%。2.年維護成本=（500L×15元/L）/2年=7500元/2=3750元/年。四、并網與控制篇（一）選擇題1.D（功率因數匹配是并網后的調節(jié)要求，非基本條件）2.B（IEC標準要求LVRT在電壓下降至30%額定值時保持并網）3.B（MPPT目標是使Cp最大，從而捕獲最大風能）4.C（剎車控制用于緊急停機，如超速、振動過大）5.A（功率預測是電網調度的關鍵，實現風電與電網互動）（二）簡答題1.雙饋并網過程：（1）機組啟動至同步轉速（通過變流器控制轉子電流）；（2）檢測電網電壓、頻率、相位（與機組輸出匹配）；（3）閉合并網開關（主斷路器）；（4）逐步增加有功功率（通過MPPT控制）。2.意義：（1）保持電網穩(wěn)定性（避免風電大規(guī)模脫網導致電網崩潰）；（2）符合電網規(guī)范（如國家電網《風電并網技術標準》）；（3）提高風電消納能力（增強電網對風電的接納信心）。3.主要方法：（1）數值天氣預報（NWP）：基于氣象模型預測風速；（2）統計方法：基于歷史數據建立風速與發(fā)電量的統計模型；（3）機器學習：通過神經網絡、隨機森林等算法優(yōu)化預測精度。（三）計算題1.單臺年理論發(fā)電量：P單=0.5ρAv3Cp×年運行時間=0.5*1.2*1256*(8.5)^3*0.4×8760小時；計算步驟：0.5*1.2=0.6；0.6*1256=753.6；(8.5)^3=614.125；753.6*614.125≈462,800；462,800*0.4=185,120W≈185.12kW；單臺年發(fā)電量：185.12kW×8760小時≈1,621,000kWh≈162.1萬kWh；風電場年發(fā)電量：162.1萬kWh×10臺≈1621萬kWh≈1.62億kWh。2.葉尖速比λ=v_tip/v_wind=(ωR)/v_wind=(2πnR/60)/v_wind；最優(yōu)轉速n=(λv_wind×60)/(2πR)=(8×10×60)/(2×3.14×35)=4800/(219.8)≈21.8rpm。五、安全與環(huán)保篇（一）選擇題1.A（登高作業(yè)必須佩戴安全帶，防止墜落）2.B（安全鏈觸發(fā)緊急停機，如超速、振動過大）3.D（提高發(fā)電機轉速會增加噪聲，而非控制措施）4.A（驅鳥器是有效的鳥類保護方法，如超聲波、反光裝置）5.B（火災應急第一步是切斷電源，防止觸電）（二）簡答題1.主要安全風險：（1）登高作業(yè)墜落（未系安全帶）；（2）電氣觸電（未斷電作業(yè)）；（3）機械傷害（機組運轉時進入輪轂）；（4）雷擊（未安裝防雷裝置）。2.施工期環(huán)境影響：（1）土地擾動（破壞植被）；（2）水土流失（山區(qū)施工）；（3）噪聲污染（施工機械）；（4）生態(tài)破壞（占用鳥類棲息地）。緩解措施：（1）最小化施工范圍（減少植被破壞）；（2）修建排水溝（防止水土流失）；（3）采用低噪聲機械（如電動挖掘機）；（4）避開鳥類遷徙通道（調整機組位置）。3.臺風應急流程：（1）提前預警（接收氣象部門臺風信息）；（2）機組停機（順槳至90°，鎖定風輪）；（3）人員撤離（所有人員撤離至安全區(qū)域）；（4）設備檢查（臺風后檢查葉片、塔筒、基礎是否損壞）；（5）恢復運行（確認無故障后逐步啟動機組）。（三）計算題1.減少燃煤量：5億kWh×300g/kWh=____噸（1.5×10^7kg）；二氧化碳排放量：____噸×70%×2.67≈____×0.7×2.67≈____×1.869≈____噸。2.噪聲衰減量：ΔL=20lg(r2/r1)=20lg(200/100)=20lg2≈6dB（A）；200m處噪聲值：55dB（A）-6dB（A）=49dB（A）。六、綜合應用篇（一）案例分析題1.齒輪箱溫度過高原因及解決措施：（1）油位過低：檢查油位，添加符合規(guī)格的齒輪油（如ISOVG320）；（2）油質惡化：進行油液分析（光譜、鐵譜），若指標超標（如水分>0.1%、顆粒度>NAS10），更換新油；（3）冷卻系統故障：檢查冷卻風扇是否運轉、冷卻液是否充足，清理散熱器表面灰塵（防止散熱不良）；（4）負荷過大：檢查風速是否超過機組額定風速（如12m/s），確認變槳系統是否正常（如槳距角是否調整至合適角度，防止過載）。（二）方案設計題1.山區(qū)3MW機組維護計劃（示例）：維護周期：年度、半年度、季度、月度；年度維護內容：①齒輪箱：更換齒輪油（品牌：殼牌OmalaS4GX320，油量：約800L）、檢查齒輪磨損情況（通過內窺鏡）；②葉片：全面檢查（裂紋、腐蝕、涂層脫落），修補小裂紋（使用環(huán)氧樹脂），清理葉片表面污染物（如鳥糞、灰塵）；③塔筒：檢查防腐涂層（是否有脫落、銹蝕），重新涂刷防腐漆（環(huán)氧富鋅底漆+聚氨酯面漆）；④發(fā)電機：檢查軸承潤滑（添加潤滑脂，如SKFLGMT2），測試絕緣電阻（≥10MΩ）；半年度維護內容：①變槳系統：校準槳距角（誤差≤0.5°），檢查變槳電機繞組溫度（≤120℃）；②偏航系統：檢查偏航齒輪磨損（齒厚磨損≤10%），添加偏航軸承潤滑脂（如MobilSHC630）；③控制系統：測試安全鏈（觸發(fā)緊急停機，確認所有保護功能正常）；季度維護內容：①風速儀/風向儀：校準（誤差≤0.5m/s、≤5°），清理傳感器表面（防止積灰影響測量）；②電池：檢查UPS電池電壓（≥12V/節(jié)