2025能源工程考試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.下列能源中屬于二次能源的是：A.天然氣B.焦炭C.風(fēng)能D.地?zé)崮艽鸢福築解析：二次能源是由一次能源加工轉(zhuǎn)換而成的能源產(chǎn)品，如電力、蒸汽、焦炭等；天然氣、風(fēng)能、地?zé)崮芫鶠橹苯尤∽宰匀唤绲囊淮文茉础?.某燃?xì)廨啓C循環(huán)中，壓氣機入口溫度為300K，出口溫度為500K，若空氣定壓比熱容cp=1.005kJ/(kg·K)，則壓縮1kg空氣所需的功約為：A.201kJB.301.5kJC.402kJD.502.5kJ答案：A解析：壓氣機功W=cp(T2-T1)=1.005×(500-300)=201kJ。3.下列儲能技術(shù)中，能量密度最高的是：A.鉛酸電池B.鋰離子電池C.液流電池D.壓縮空氣儲能答案：B解析：鋰離子電池能量密度約100-265Wh/kg，鉛酸電池約30-50Wh/kg，液流電池約20-50Wh/kg，壓縮空氣儲能約2-5Wh/kg。4.光伏電池的“效率衰減”現(xiàn)象主要由以下哪種因素引起？A.光照強度波動B.溫度升高C.材料晶格缺陷D.逆變器損耗答案：C解析：光伏電池長期運行后，材料內(nèi)部的晶格缺陷（如位錯、雜質(zhì)團(tuán)聚）會導(dǎo)致載流子復(fù)合增加，從而降低轉(zhuǎn)換效率，稱為“光致衰減（LID）”或“電勢誘導(dǎo)衰減（PID）”。5.燃煤電廠實現(xiàn)“超低排放”時，對SO?的排放限值通常要求不超過：A.35mg/m3B.50mg/m3C.100mg/m3D.200mg/m3答案：A解析：我國《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》規(guī)定，超低排放的SO?、NOx、煙塵限值分別為35mg/m3、50mg/m3、10mg/m3。6.地源熱泵系統(tǒng)中，地下埋管換熱器的主要作用是：A.直接提供熱能B.與土壤進(jìn)行熱量交換C.儲存冷量D.提高壓縮機效率答案：B解析：地源熱泵通過地下埋管與土壤（或地下水）進(jìn)行熱交換，冬季從土壤吸熱，夏季向土壤放熱，降低機組能耗。7.氫能作為能源載體的核心優(yōu)勢是：A.儲運成本低B.能量密度高（質(zhì)量）C.制備完全零碳D.燃燒產(chǎn)物為水，無污染物答案：D解析：氫能燃燒僅生成水，是唯一燃燒無碳、無硫氧化物、氮氧化物的能源；其質(zhì)量能量密度高（約142MJ/kg），但體積能量密度低，儲運成本高；目前主流制氫（如煤制氫、天然氣重整）仍有碳排放。8.下列關(guān)于能源系統(tǒng)“多能互補”的描述中，錯誤的是：A.需整合電力、熱力、燃?xì)獾榷喾N能源形式B.目標(biāo)是提高系統(tǒng)整體效率C.必須依賴大規(guī)模儲能D.可通過數(shù)字化平臺實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度答案：C解析：多能互補強調(diào)不同能源形式的協(xié)同利用（如風(fēng)光發(fā)電+燃?xì)庹{(diào)峰+熱網(wǎng)儲熱），儲能是重要支撐但非“必須”，部分場景可通過需求側(cè)響應(yīng)或跨區(qū)域聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)平衡。9.某風(fēng)電場年有效風(fēng)速小時數(shù)為2500h，單機容量2MW，風(fēng)電機組可利用率98%，則年理論發(fā)電量約為：A.4900萬kWhB.5000萬kWhC.5100萬kWhD.5200萬kWh答案：A解析：年發(fā)電量=單機容量×年有效小時數(shù)×可利用率=2000kW×2500h×0.98=4,900,0000kWh=4900萬kWh。10.下列碳捕集技術(shù)中，適用于燃煤電廠煙氣處理的是：A.化學(xué)吸收法（MEA溶劑）B.物理吸附法（活性炭）C.膜分離法D.富氧燃燒法答案：A解析：燃煤電廠煙氣（低壓力、低CO?濃度，約10-15%）常用化學(xué)吸收法（如MEA溶液）捕集CO?；富氧燃燒法需改造鍋爐，膜分離法適用于高濃度CO?場景，物理吸附法吸附容量較低。二、填空題（每空1分，共15分）1.能源系統(tǒng)的“源-網(wǎng)-荷-儲”協(xié)同中，“荷”指的是__________。答案：能源用戶側(cè)的負(fù)荷需求2.燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)（CCPP）的效率通?？蛇_(dá)__________%以上（填數(shù)值范圍）。答案：55-653.鋰離子電池的正極材料常見類型有__________、__________、__________（任填三種）。答案：磷酸鐵鋰（LFP）、三元材料（NCM/NCA）、鈷酸鋰（LCO）4.光熱發(fā)電的核心技術(shù)路線包括__________、__________、__________（任填三種）。答案：槽式、塔式、碟式、菲涅爾式（任填三種）5.生物質(zhì)能的利用方式主要有__________、__________、__________（任填三種）。答案：直接燃燒、生物化學(xué)轉(zhuǎn)化（沼氣）、熱化學(xué)轉(zhuǎn)化（生物質(zhì)氣化/液化）6.壓縮空氣儲能系統(tǒng)中，常用的蓄熱介質(zhì)是__________。答案：高溫導(dǎo)熱油（或熔鹽）7.能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)包括__________、__________、__________（任填三種）。答案：智能傳感、大數(shù)據(jù)分析、分布式能源管理、虛擬電廠（任填三種）三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述“雙碳”目標(biāo)下燃煤電廠的轉(zhuǎn)型路徑。答案：（1）深度節(jié)能改造：通過汽輪機通流改造、鍋爐燃燒優(yōu)化、余熱梯級利用等技術(shù)，降低供電煤耗（目標(biāo)低于280gce/kWh）；（2）耦合低碳能源：與生物質(zhì)、垃圾、污泥等燃料摻燒（如生物質(zhì)耦合發(fā)電），減少碳排放；（3）碳捕集與封存（CCUS）：加裝化學(xué)吸收法碳捕集裝置，捕集煙氣中CO?并用于驅(qū)油（EOR）或地質(zhì)封存；（4）靈活調(diào)峰運行：改造為調(diào)峰電源，配合可再生能源波動，通過寬負(fù)荷脫硝、快速啟停技術(shù)提升靈活性；（5）多能聯(lián)供：發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)、電-熱-氣多聯(lián)供，提高能源綜合利用效率，向綜合能源服務(wù)商轉(zhuǎn)型。2.比較抽水蓄能與鋰離子電池儲能的優(yōu)缺點。答案：（1）抽水蓄能：優(yōu)點：儲能容量大（百MW級以上）、壽命長（30-50年）、單位成本低（約0.2-0.3元/Wh）、環(huán)境友好（無化學(xué)污染）；缺點：地理依賴性強（需上下水庫）、建設(shè)周期長（5-8年）、響應(yīng)速度較慢（分鐘級）、能量轉(zhuǎn)換效率較低（70-80%）。（2）鋰離子電池儲能：優(yōu)點：響應(yīng)速度快（毫秒級）、選址靈活（可模塊化部署）、能量轉(zhuǎn)換效率高（85-95%）、支持雙向調(diào)節(jié)；缺點：容量較?。ㄍǔW-MW級）、壽命較短（循環(huán)次數(shù)3000-10000次）、單位成本較高（約1-1.5元/Wh）、存在熱失控風(fēng)險。3.分析光伏電站中“陰影遮擋”對發(fā)電效率的影響機制，并提出緩解措施。答案：影響機制：（1）局部遮擋導(dǎo)致被遮擋電池片成為負(fù)載，消耗其他電池片能量（“熱斑效應(yīng)”），嚴(yán)重時燒毀電池；（2）遮擋區(qū)域電流降低，導(dǎo)致整個串聯(lián)支路電流受限（木桶效應(yīng)），輸出功率大幅下降（與遮擋面積非線性相關(guān)）；（3）長期遮擋會加劇組件老化，降低使用壽命。緩解措施：（1）優(yōu)化布局：通過光伏設(shè)計軟件（如PVsyst）模擬陰影分布，調(diào)整組件間距、傾角，避免前后排或周邊障礙物（如樹木、建筑）遮擋；（2）加裝旁路二極管：在組件內(nèi)部或組串中并聯(lián)旁路二極管，繞過被遮擋的子串，減少功率損失；（3）采用分布式逆變器：替代集中式逆變器，每塊或每組組件獨立逆變，避免單一路徑遮擋影響整體；（4）定期維護(hù)：清理組件表面積灰、鳥糞，修剪周邊植被，確保無固定遮擋物。4.說明燃?xì)廨啓C“聯(lián)合循環(huán)”的工作原理及效率提升的關(guān)鍵。答案：工作原理：燃?xì)廨啓C燃燒天然氣驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電（布雷頓循環(huán)），排出的高溫?zé)煔猓s500-600℃）進(jìn)入余熱鍋爐，加熱水產(chǎn)生蒸汽，蒸汽驅(qū)動汽輪機發(fā)電（朗肯循環(huán)），形成“燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)”。效率提升關(guān)鍵：（1）提高燃?xì)廨啓C初溫：采用先進(jìn)高溫合金（如鎳基單晶合金）、定向冷卻技術(shù)（如氣膜冷卻），將透平入口溫度從1300℃提升至1600℃以上，增加燃?xì)庋h(huán)效率；（2）優(yōu)化余熱回收：設(shè)計高效余熱鍋爐，匹配煙氣溫度與蒸汽參數(shù)（如超臨界蒸汽），減少排煙損失（目標(biāo)排煙溫度低于100℃）；（3）系統(tǒng)集成優(yōu)化：通過回?zé)?、中間冷卻等技術(shù)降低壓氣機功耗，或采用微燃機+余熱制冷（三聯(lián)供）提升能源梯級利用效率；（4）燃料預(yù)處理：使用氫氣摻混天然氣（如H?體積比≤30%），降低燃料低位熱值損失，同時減少碳排放。5.簡述氫能“綠氫”制備的技術(shù)路線，并分析其大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。答案：技術(shù)路線：綠氫指通過可再生能源（風(fēng)電、光伏、水電）電解水制氫，主要技術(shù)包括：（1）堿性水電解（AWE）：使用KOH/NaOH溶液為電解質(zhì)，成本低（約3000-5000元/kW），效率70-80%，但動態(tài)響應(yīng)慢；（2）質(zhì)子交換膜電解（PEM）：采用固體聚合物膜，響應(yīng)速度快（秒級），效率80-85%，適合波動電源，但成本高（約8000-12000元/kW）；（3）固體氧化物電解（SOEC）：高溫（700-1000℃）下電解水蒸氣，效率可達(dá)90%以上，但技術(shù)成熟度低，材料耐久性差。大規(guī)模應(yīng)用瓶頸：（1）成本高：當(dāng)前綠氫成本約30-50元/kg（電價0.3元/kWh時），遠(yuǎn)高于灰氫（15-20元/kg）；（2）可再生能源波動性：電解槽需匹配風(fēng)電、光伏的間歇性出力，對設(shè)備動態(tài)性能（如PEM的快速啟停）要求高；（3）儲運基礎(chǔ)設(shè)施薄弱：高壓氣態(tài)儲運（20-70MPa）成本占比約30%，液氫（-253℃）需低溫設(shè)備，管道輸送（類似天然氣）建設(shè)滯后；（4）應(yīng)用場景有限：目前主要用于化工（合成氨、煉廠），交通（氫燃料電池車）、儲能等領(lǐng)域尚未形成規(guī)模需求。四、計算題（每題10分，共20分）1.某10MW光伏電站，所在地年平均日照小時數(shù)（峰值日照）為1300h，組件轉(zhuǎn)換效率22%，逆變器效率98%，線路及灰塵損耗率8%，計算該電站的年實際發(fā)電量（單位：萬kWh）。答案：年理論發(fā)電量=裝機容量×峰值日照小時數(shù)=10000kW×1300h=13,000,000kWh=1300萬kWh；實際發(fā)電量=理論發(fā)電量×組件效率×逆變器效率×(1-損耗率)；但需注意：組件轉(zhuǎn)換效率已體現(xiàn)在峰值日照的功率輸出中（峰值日照1kW/m2時，組件輸出功率=面積×效率），因此實際計算中，“峰值日照小時數(shù)”已考慮組件效率，故正確公式應(yīng)為：實際發(fā)電量=裝機容量×峰值日照小時數(shù)×逆變器效率×(1-損耗率)；代入數(shù)據(jù)：10000kW×1300h×0.98×(1-0.08)=10000×1300×0.98×0.92=10000×1300×0.9016=10000×1172.08=11,720,800kWh=1172.08萬kWh。2.某燃?xì)廨啓C發(fā)電廠，天然氣低位熱值為35MJ/m3，機組發(fā)電功率為50MW，耗氣率為0.2m3/(kWh)，計算該機組的發(fā)電效率（結(jié)果保留兩位小數(shù)）。答案：發(fā)電效率η=（輸出電能）/（輸入燃料能量）×100%；輸出電能=50MW=50,000kW，每秒輸出電能=50,000kJ/s；每小時耗氣量=50,000kWh×0.2m3/kWh=10,000m3/h；每秒耗氣量=10,000m3/3600s≈2.7778m3/s；輸入燃料能量=2.7778m3/s×35MJ/m3=2.7778×35,000kJ/s≈97,223kJ/s；發(fā)電效率η=(50,000kJ/s)/(97,223kJ/s)×100%≈51.43%。五、論述題（15分）結(jié)合“雙碳”目標(biāo)（2030碳達(dá)峰、2060碳中和），論述我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)路徑及政策保障措施。答案：我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的核心是從以煤為主的高碳結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向以可再生能源為主的低碳、零碳結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵技術(shù)路徑及政策保障如下：一、關(guān)鍵技術(shù)路徑1.可再生能源規(guī)?；_發(fā)：-風(fēng)電/光伏：推動“風(fēng)光大基地”（如三北地區(qū)）與分布式（如農(nóng)光互補、漁光互補）協(xié)同發(fā)展，提升高比例可再生能源并網(wǎng)技術(shù)（如虛擬同步機、寬頻振蕩抑制）；-水電/核電：有序開發(fā)西南水電（如金沙江、雅礱江），推廣三代（華龍一號）、四代核電（高溫氣冷堆）技術(shù)，保障基荷電力；-生物質(zhì)能/地?zé)崮埽喊l(fā)展生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)、地源熱泵，補充可再生能源的間歇性。2.儲能與靈活調(diào)節(jié)技術(shù)：-物理儲能：加快抽水蓄能（目標(biāo)2030年裝機1.2億kW）、壓縮空氣儲能（百MW級示范）建設(shè)；-化學(xué)儲能：突破長壽命、低成本鋰離子電池（如鈉離子電池），發(fā)展液流電池（MW級）、氫儲能（GW級）；-需求側(cè)響應(yīng)：通過虛擬電廠、電動汽車V2G技術(shù)，引導(dǎo)用戶參與電網(wǎng)調(diào)峰。3.傳統(tǒng)能源低碳化改造：-燃煤電廠：推廣CCUS技術(shù)（目標(biāo)2030年捕集量5000萬噸/年），耦合生物質(zhì)發(fā)電（摻燒比例10-20%）；-燃?xì)怆姀S：發(fā)展氫摻混燃燒（H?比例10-30%），建設(shè)調(diào)峰型燃?xì)怆娬?，配合可再生能源波動?.多能互補與能源互聯(lián)網(wǎng)：-區(qū)域綜合能源系統(tǒng)：整合電、熱、冷、氣多能源形式（如“光伏+儲能+燃?xì)忮仩t+熱網(wǎng)”），提升綜合效率至80%以上；-數(shù)字化平臺：利用AI、大數(shù)據(jù)實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲智能調(diào)度，降低系統(tǒng)運行成本10-15%。二、政策保障措施1.頂層設(shè)計與目