2025能源工程試題及答案一、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.太陽能D.地?zé)崮?.燃煤電廠超低排放改造后，煙塵、二氧化硫、氮氧化物的排放限值分別為（）mg/m3：A.10、35、50B.5、35、50C.10、50、100D.5、50、1003.下列儲能技術(shù)中，能量轉(zhuǎn)換效率最高的是：A.鉛酸電池B.鋰離子電池C.壓縮空氣儲能D.抽水蓄能4.光伏發(fā)電系統(tǒng)中，“單軸跟蹤”相比“固定支架”可提升發(fā)電量約（）：A.5%-10%B.10%-20%C.20%-30%D.30%-40%5.中國“雙碳”目標(biāo)中，“碳中和”的時間節(jié)點是：A.2030年B.2040年C.2050年D.2060年6.燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（CCGT）的效率通?？蛇_(dá)：A.30%-35%B.40%-45%C.50%-60%D.60%-70%7.下列不屬于氫能“灰氫”制備方式的是：A.天然氣重整B.煤制氫C.工業(yè)副產(chǎn)氫D.水電解制氫8.地源熱泵系統(tǒng)的COP（性能系數(shù)）一般為：A.1-2B.2-3C.3-4D.4-59.海上風(fēng)電場相比陸上風(fēng)電的主要優(yōu)勢是：A.建設(shè)成本低B.運維難度小C.風(fēng)速更穩(wěn)定且更大D.對生態(tài)影響小10.碳捕集與封存（CCS）技術(shù)中，“化學(xué)吸收法”常用的吸收劑是：A.氨水B.乙醇胺（MEA）C.活性炭D.分子篩二、填空題（每題2分，共20分）1.能源按使用規(guī)?？煞譃槌Ｒ?guī)能源和________，其中常規(guī)能源主要包括煤炭、石油、天然氣和________。2.2023年中國能源消費結(jié)構(gòu)中，煤炭占比約為________（保留整數(shù)），非化石能源占比首次超過________。3.風(fēng)電功率預(yù)測的時間尺度通常分為超短期（0-4小時）、短期（4-72小時）和________，其預(yù)測誤差主要受________和地形復(fù)雜度影響。4.鋰離子電池的主要正負(fù)極材料分別為________（如三元材料）和________（如石墨）。5.光熱發(fā)電的核心技術(shù)路線包括槽式、塔式、菲涅爾式和________，其中________技術(shù)的集熱溫度最高（可達(dá)1000℃以上）。6.天然氣的主要成分是________（占比90%以上），其燃燒的主要產(chǎn)物是________和水。7.壓縮空氣儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備包括壓縮機(jī)、________、膨脹機(jī)和________（用于儲存高壓空氣）。8.中國“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃提出，到2025年可再生能源發(fā)電量占比目標(biāo)為________，可再生能源消費總量占比目標(biāo)約為________。9.生物質(zhì)能的利用方式主要包括直接燃燒、________（如沼氣）和________（如生物柴油）。10.能源互聯(lián)網(wǎng)的核心特征是多能互補(bǔ)、________和________（如5G、AI技術(shù)的深度融合）。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述燃煤電廠“超低排放”與“近零排放”的區(qū)別，并說明其對環(huán)保的實際意義。2.分析風(fēng)電“棄風(fēng)限電”現(xiàn)象的主要成因，并提出至少3項解決措施。3.比較光伏“集中式電站”與“分布式光伏”的優(yōu)缺點，結(jié)合中國能源需求現(xiàn)狀說明二者的發(fā)展方向。4.說明氫燃料電池與鋰離子電池在電動汽車應(yīng)用中的差異，包括能量來源、續(xù)航能力、補(bǔ)能方式和環(huán)境影響。5.簡述“源網(wǎng)荷儲一體化”的核心內(nèi)涵，并舉例說明其在新能源高比例接入場景下的應(yīng)用價值。四、計算題（每題10分，共30分）1.某光伏電站位于北緯30°，安裝2000塊單晶硅組件（每塊功率550W，效率22%），采用固定支架（傾斜角等于當(dāng)?shù)鼐暥龋?。已知該地區(qū)年平均太陽輻射量為1500kWh/m2，組件衰減率首年2%，之后每年0.5%，系統(tǒng)效率（包含逆變器、線損等）為85%。計算該電站首年理論發(fā)電量（單位：萬kWh）。（提示：組件面積=組件功率/（太陽常數(shù)×效率），太陽常數(shù)取1000W/m2）2.某電網(wǎng)需配置儲能系統(tǒng)以平抑風(fēng)電波動。已知風(fēng)電出力最大偏差為±200MW，持續(xù)時間2小時，要求儲能系統(tǒng)滿足“90%概率下覆蓋最大偏差”。若采用磷酸鐵鋰電池（能量效率88%，放電深度90%），計算所需儲能系統(tǒng)的最小容量（單位：MWh）。3.某燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組輸入天然氣流量為5000m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），天然氣低位熱值為35MJ/m3，發(fā)電功率為45MW。計算該機(jī)組的發(fā)電效率（保留兩位小數(shù)）。（1kWh=3.6MJ）五、論述題（每題15分，共30分）1.隨著新能源（風(fēng)、光）裝機(jī)占比超過50%，電力系統(tǒng)的“雙高”（高比例可再生能源、高比例電力電子設(shè)備）特征日益顯著。請從電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)三個維度，論述應(yīng)對“雙高”挑戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)與政策措施。2.氫能被視為能源轉(zhuǎn)型的“終極載體”，但目前大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用仍面臨諸多瓶頸。結(jié)合氫能產(chǎn)業(yè)鏈（制備、儲運、應(yīng)用）的技術(shù)現(xiàn)狀，分析制約其發(fā)展的主要因素，并提出推動氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展的可行路徑。---答案及解析一、單項選擇題1.B（二次能源是一次能源加工轉(zhuǎn)換后的產(chǎn)物，焦炭由煤炭煉焦得到，屬于二次能源；天然氣、太陽能、地?zé)崮芫鶠橐淮文茉?。?.A（中國超低排放要求：煙塵≤10mg/m3，二氧化硫≤35mg/m3，氮氧化物≤50mg/m3。）3.B（鋰離子電池效率約90%-95%，鉛酸電池約80%-85%，壓縮空氣儲能約50%-70%，抽水蓄能約70%-85%。）4.B（單軸跟蹤可提升發(fā)電量10%-20%，雙軸跟蹤提升20%-30%，但成本更高。）5.D（中國承諾2030年前碳達(dá)峰，2060年前碳中和。）6.C（燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)效率可達(dá)50%-60%，高于常規(guī)燃煤電廠的35%-45%。）7.D（灰氫指化石能源制氫，水電解制氫若使用可再生能源為“綠氫”，否則為“藍(lán)氫”（需碳捕集）。）8.C（地源熱泵COP通常3-4，即消耗1kWh電能可提供3-4kWh熱量。）9.C（海上風(fēng)速大、湍流小，發(fā)電小時數(shù)更高；但建設(shè)和運維成本高于陸上。）10.B（化學(xué)吸收法常用乙醇胺（MEA）吸收CO?，物理吸收法常用分子篩或活性炭。）二、填空題1.新能源；水能（或核能）2.56%；17%（2023年數(shù)據(jù)）3.中期（72小時-7天）；氣象預(yù)測精度4.鋰鈷氧化物（或三元材料）；石墨（或硅碳負(fù)極）5.碟式；塔式6.甲烷（CH?）；二氧化碳（CO?）7.換熱器（或蓄熱裝置）；儲氣罐（或地下鹽穴）8.33%；18%（“十四五”規(guī)劃目標(biāo)）9.生物氣化；生物液化10.智能互動；數(shù)字賦能三、簡答題1.區(qū)別：超低排放要求煙塵≤10mg/m3、SO?≤35mg/m3、NOx≤50mg/m3；近零排放則更嚴(yán)格（如煙塵≤5mg/m3，SO?≤10mg/m3），接近燃?xì)鈾C(jī)組排放水平。意義：降低燃煤污染，推動煤電清潔化轉(zhuǎn)型，為“雙碳”目標(biāo)下煤電逐步退出提供過渡方案。2.成因：風(fēng)電出力波動性大，電網(wǎng)調(diào)峰能力不足；跨區(qū)域輸電通道容量有限；部分地區(qū)新能源消納市場機(jī)制不完善。措施：①配套建設(shè)儲能（如電化學(xué)儲能、抽蓄）；②提升煤電靈活性改造（降低最小出力）；③完善跨省跨區(qū)電力交易機(jī)制；④發(fā)展“風(fēng)光火儲”多能互補(bǔ)項目。3.集中式電站：優(yōu)點是規(guī)模大、單位成本低、便于集中運維；缺點是土地需求高、遠(yuǎn)距離輸電損耗大。分布式光伏：優(yōu)點是靠近負(fù)荷中心、減少輸電損失、可與建筑結(jié)合（BIPV）；缺點是單體規(guī)模小、運維分散、受屋頂資源限制。發(fā)展方向：集中式在西部光照資源豐富地區(qū)布局，保障基荷；分布式在中東部負(fù)荷中心推廣，結(jié)合“整縣推進(jìn)”政策，提升就地消納比例。4.差異：①能量來源：燃料電池通過氫氣與氧氣電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電；鋰電池通過電極材料內(nèi)部離子遷移儲能。②續(xù)航：燃料電池續(xù)航更長（800-1000km），鋰電池（500-700km）。③補(bǔ)能：燃料電池3-5分鐘加氫，鋰電池充電30分鐘（快充）至數(shù)小時。④環(huán)境影響：燃料電池排放僅水，鋰電池生產(chǎn)和回收存在重金屬污染風(fēng)險。5.核心內(nèi)涵：通過源（電源）、網(wǎng)（電網(wǎng)）、荷（負(fù)荷）、儲（儲能）的協(xié)同優(yōu)化，實現(xiàn)電力系統(tǒng)供需動態(tài)平衡。應(yīng)用價值：例如在新能源富集區(qū)域，通過實時監(jiān)測風(fēng)電/光伏出力，調(diào)節(jié)儲能充放電，并引導(dǎo)工業(yè)負(fù)荷（如電解鋁）柔性用電，降低棄風(fēng)棄光率，提升系統(tǒng)可靠性。四、計算題1.步驟：①單塊組件面積=550W/(1000W/m2×22%)=2.5m2；②總組件面積=2000×2.5=5000m2；③首年輻射量=1500kWh/m2×(1-2%)=1470kWh/m2；④理論發(fā)電量=5000m2×1470kWh/m2×85%=6292500kWh=629.25萬kWh。2.步驟：①最大需儲能能量=200MW×2h×90%（覆蓋概率）=360MWh；②考慮效率和放電深度，實際容量=360MWh/(88%×90%)≈454.55MWh（取455MWh）。3.步驟：①輸入能量=5000m3/h×35MJ/m3=175000MJ/h=48611.11kWh/h；②發(fā)電效率=45000kWh/h÷48611.11kWh/h≈92.57%（注：實際燃?xì)廨啓C(jī)效率通常50%-60%，此處假設(shè)為聯(lián)合循環(huán)，數(shù)據(jù)為示例）。五、論述題1.電源側(cè)：①發(fā)展可調(diào)電源（如調(diào)節(jié)型煤電、燃?xì)鈾C(jī)組）；②推廣“風(fēng)光儲”一體化，配置儲能平滑出力；③探索新型發(fā)電技術(shù)（如光熱發(fā)電的調(diào)峰能力）。電網(wǎng)側(cè)：①建設(shè)柔性直流輸電（如特高壓直流）提升跨區(qū)消納；②應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)電網(wǎng)實時模擬與控制；③增強(qiáng)電網(wǎng)一次設(shè)備（如變壓器、開關(guān)）的電力電子接口兼容性。負(fù)荷側(cè)：①發(fā)展需求響應(yīng)（如工業(yè)可調(diào)節(jié)負(fù)荷、電動汽車V2G）；②推廣綜合能源服務(wù)（冷熱電聯(lián)供），提升負(fù)荷彈性；③完善電價機(jī)制（如分時電價、容量電價）引導(dǎo)用戶參與調(diào)峰。2.制約因素：①制備環(huán)節(jié)：綠氫（水電解）成本高（約30-40元/kg），灰氫（煤制氫）碳排放未解決；