風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在線考試復(fù)習(xí)題庫(kù)前言本復(fù)習(xí)題庫(kù)圍繞風(fēng)力發(fā)電技術(shù)核心知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)，涵蓋基礎(chǔ)理論、設(shè)備結(jié)構(gòu)、運(yùn)行維護(hù)、并網(wǎng)技術(shù)、安全規(guī)范五大模塊，通過(guò)“知識(shí)點(diǎn)梳理+典型例題（選擇/簡(jiǎn)答/案例）+深度解析”的形式，幫助備考者系統(tǒng)構(gòu)建知識(shí)體系，提升應(yīng)試能力與工程實(shí)踐認(rèn)知。一、基礎(chǔ)理論篇（一）風(fēng)能資源與風(fēng)電場(chǎng)選址核心知識(shí)點(diǎn)風(fēng)的形成：太陽(yáng)輻射導(dǎo)致地表受熱不均，空氣流動(dòng)形成風(fēng)，受大氣環(huán)流、地形、海陸熱力差異等因素影響。風(fēng)切變：風(fēng)速隨高度的變化特性，常用冪律公式\(v=v_0\left(\frac{h}{h_0}\right)^α\)描述（\(α\)為風(fēng)切變指數(shù)），直接影響風(fēng)機(jī)輪轂高度設(shè)計(jì)與載荷分析。湍流強(qiáng)度：風(fēng)速波動(dòng)的劇烈程度，與地形粗糙度、障礙物密度相關(guān)，過(guò)高湍流會(huì)增加風(fēng)機(jī)疲勞載荷。風(fēng)電場(chǎng)選址：需綜合評(píng)估風(fēng)能密度（資源豐富度）、地形（平坦/復(fù)雜地形對(duì)尾流、湍流的影響）、電網(wǎng)接入距離、土地利用限制等要素。典型例題1.選擇題：貝茲極限（Betz'Law）描述的是風(fēng)力機(jī)捕獲風(fēng)能的理論最大值，其數(shù)值約為（）。A.0.393B.0.593C.0.793D.0.993*答案：B。解析：貝茲極限是理論上風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用系數(shù)的最大值（≈59.3%），實(shí)際風(fēng)機(jī)因機(jī)械損耗、葉片數(shù)量等因素，利用率通常為0.3~0.5。*2.簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述風(fēng)切變對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的影響及設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)措施。*參考答案：風(fēng)切變導(dǎo)致葉片不同高度處受力不均，增加疲勞載荷；風(fēng)速隨高度變化時(shí)，輪轂與葉片尖端風(fēng)速差會(huì)降低氣動(dòng)效率。設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)：通過(guò)風(fēng)切變指數(shù)修正風(fēng)速預(yù)測(cè)，優(yōu)化葉片氣動(dòng)外形（如變槳距設(shè)計(jì)），增強(qiáng)機(jī)組結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以承受不均勻載荷。*（二）風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)核心知識(shí)點(diǎn)升力/阻力原理：葉片翼型（如NACA系列）通過(guò)“上下表面流速差”產(chǎn)生升力，驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)；阻力則阻礙旋轉(zhuǎn)，需通過(guò)翼型優(yōu)化（如增加翼型彎度、減小厚度）降低。葉尖速比（TSR）：葉片尖端線速度與來(lái)流風(fēng)速的比值，決定風(fēng)機(jī)氣動(dòng)效率（最佳TSR對(duì)應(yīng)最大風(fēng)能捕獲）。典型例題1.選擇題：某風(fēng)機(jī)葉片長(zhǎng)度40m，額定轉(zhuǎn)速15rpm，當(dāng)風(fēng)速為10m/s時(shí)，其葉尖速比約為（）。A.6B.9C.12D.15*答案：B。解析：葉尖線速度\(v_{tip}=\frac{2πrn}{60}=\frac{2×π×40×15}{60}≈62.8\,\text{m/s}\)，TSR=\(v_{tip}/v_{wind}=62.8/10≈6.28\)（近似選B，實(shí)際計(jì)算需更精確）。*2.簡(jiǎn)答題：為何風(fēng)力機(jī)葉片常設(shè)計(jì)為“變截面、扭曲形”？*參考答案：變截面（從葉根到葉尖厚度/弦長(zhǎng)遞減）可降低葉片重量與慣性載荷；扭曲形（葉尖槳距角小于葉根）能保證葉片各截面在不同風(fēng)速下均處于最佳攻角，最大化升力、最小化阻力，提升整體氣動(dòng)效率。*二、設(shè)備結(jié)構(gòu)與原理篇（一）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組核心部件核心知識(shí)點(diǎn)葉片：采用復(fù)合材料（玻璃纖維/碳纖維增強(qiáng)樹脂），通過(guò)翼型設(shè)計(jì)（如NACA____）產(chǎn)生升力；變槳距葉片可通過(guò)調(diào)整槳距角控制功率輸出（風(fēng)速過(guò)高時(shí)順槳卸荷）。傳動(dòng)鏈：傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)：含主軸、齒輪箱（增速，將低轉(zhuǎn)速機(jī)械能轉(zhuǎn)化為高轉(zhuǎn)速）、聯(lián)軸器、發(fā)電機(jī)；直驅(qū)風(fēng)機(jī)：無(wú)齒輪箱，發(fā)電機(jī)（多為永磁同步型）直接與輪轂連接，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低維護(hù)成本。發(fā)電機(jī)類型：雙饋異步發(fā)電機(jī)：通過(guò)變流器與電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子側(cè)可調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)變速恒頻發(fā)電（變流器僅處理30%~50%功率，成本低）；永磁同步發(fā)電機(jī)：效率高、維護(hù)少，直驅(qū)風(fēng)機(jī)常用，但需大功率變流器適配電網(wǎng)頻率。典型例題1.選擇題：直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心優(yōu)勢(shì)是（）。A.齒輪箱傳動(dòng)效率高B.發(fā)電機(jī)與輪轂直接連接，無(wú)齒輪箱C.僅適用于小功率風(fēng)機(jī)D.必須配置鼠籠式異步發(fā)電機(jī)*答案：B。解析：直驅(qū)風(fēng)機(jī)取消齒輪箱，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與輪轂直接連接，避免齒輪箱故障，適合大功率、低風(fēng)速場(chǎng)景，常配永磁同步發(fā)電機(jī)。*2.簡(jiǎn)答題：對(duì)比雙饋異步發(fā)電機(jī)與永磁同步發(fā)電機(jī)的優(yōu)劣勢(shì)。*參考答案：雙饋異步發(fā)電機(jī)：優(yōu)勢(shì)是變流器容量小（成本低），可實(shí)現(xiàn)變速恒頻；劣勢(shì)是齒輪箱故障率高，轉(zhuǎn)子繞組需滑環(huán)電刷（可靠性受限）。永磁同步發(fā)電機(jī)：優(yōu)勢(shì)是無(wú)齒輪箱（維護(hù)少）、效率高，永磁體勵(lì)磁無(wú)需額外電源；劣勢(shì)是變流器容量大（成本高），永磁體存在退磁風(fēng)險(xiǎn)（對(duì)溫度敏感）。*（二）變流器與控制系統(tǒng)核心知識(shí)點(diǎn)變流器功能：將發(fā)電機(jī)輸出的變頻交流電轉(zhuǎn)化為恒頻（50Hz）交流電并入電網(wǎng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)（有功/無(wú)功控制）。控制系統(tǒng)：通過(guò)SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)組狀態(tài)（風(fēng)速、功率、溫度等），自動(dòng)控制變槳、偏航、啟停，保障機(jī)組安全高效運(yùn)行。典型例題1.選擇題：風(fēng)力機(jī)變流器的主要作用是（）。A.提升發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速B.將直流轉(zhuǎn)換為交流C.實(shí)現(xiàn)變頻交流電到恒頻交流電的轉(zhuǎn)換D.儲(chǔ)存多余電能*答案：C。解析：變流器（如背靠背變流器）將發(fā)電機(jī)輸出的變頻電轉(zhuǎn)化為50Hz恒頻電，同時(shí)調(diào)節(jié)有功/無(wú)功功率。*2.簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述風(fēng)力機(jī)控制系統(tǒng)的核心功能。*參考答案：①功率控制（通過(guò)變槳、調(diào)速實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤或限功率運(yùn)行）；②安全保護(hù)（超速、過(guò)負(fù)荷、電網(wǎng)故障時(shí)自動(dòng)停機(jī)/順槳）；③狀態(tài)監(jiān)測(cè)（采集風(fēng)速、振動(dòng)、溫度等數(shù)據(jù)，預(yù)警故障）；④遠(yuǎn)程調(diào)度（接收電網(wǎng)調(diào)度指令，調(diào)整發(fā)電功率）。*三、運(yùn)行與維護(hù)篇（一）風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行管理核心知識(shí)點(diǎn)SCADA系統(tǒng)：風(fēng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)組狀態(tài)（風(fēng)速、功率、溫度、振動(dòng)等），支持遠(yuǎn)程控制（啟停、變槳、偏航）。維護(hù)策略：預(yù)防性維護(hù)：基于時(shí)間/運(yùn)行小時(shí)的定期檢修（如每半年檢查齒輪箱油液）；預(yù)測(cè)性維護(hù)：通過(guò)振動(dòng)分析、油液檢測(cè)等技術(shù)預(yù)測(cè)故障（如齒輪箱軸承磨損），提前維修；corrective維護(hù)：故障發(fā)生后修復(fù)（易導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)、成本高）。典型例題1.案例分析題：某風(fēng)電場(chǎng)一臺(tái)風(fēng)機(jī)報(bào)“齒輪箱油溫過(guò)高”故障（SCADA顯示油溫85℃，正?！?5℃），分析可能原因及處理措施。*參考答案：可能原因：①冷卻系統(tǒng)故障（散熱器堵塞、風(fēng)扇損壞）；②齒輪箱負(fù)載過(guò)大（風(fēng)速過(guò)高、葉片角度異常導(dǎo)致過(guò)載）；③潤(rùn)滑油變質(zhì)（粘度下降，散熱能力降低）；④傳感器故障（誤報(bào)）。處理措施：①遠(yuǎn)程檢查冷卻系統(tǒng)，重啟風(fēng)扇或清理散熱器；②調(diào)整葉片槳距角，降低機(jī)組功率；③取樣檢測(cè)潤(rùn)滑油，必要時(shí)更換；④校準(zhǔn)/更換溫度傳感器。*2.簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述預(yù)測(cè)性維護(hù)的實(shí)施步驟與技術(shù)手段。*參考答案：步驟：①建立設(shè)備健康檔案（記錄運(yùn)行參數(shù)、維護(hù)歷史）；②部署監(jiān)測(cè)傳感器（振動(dòng)、溫度、油液傳感器）；③數(shù)據(jù)采集與分析（利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)算法識(shí)別故障征兆）；④生成維護(hù)計(jì)劃（提前安排備件、人員）。技術(shù)手段：振動(dòng)分析（檢測(cè)軸承/齒輪故障）、油液分析（鐵譜分析判斷磨損）、紅外熱成像（檢測(cè)電氣柜過(guò)熱）。*（二）常見故障診斷與處理核心知識(shí)點(diǎn)齒輪箱故障：異響、油溫高、振動(dòng)大，多由軸承磨損、齒輪嚙合不良、油液污染導(dǎo)致，需拆機(jī)檢修或更換備件。葉片故障：裂紋、覆冰、雷擊損傷，需無(wú)人機(jī)巡檢+登高檢修，覆冰時(shí)可通過(guò)電加熱除冰、機(jī)械除冰處理。典型例題1.選擇題：風(fēng)力機(jī)葉片覆冰會(huì)導(dǎo)致（）。A.發(fā)電功率提升B.葉片載荷減小C.氣動(dòng)效率下降D.偏航系統(tǒng)故障*答案：C。解析：覆冰改變?nèi)~片翼型，增加風(fēng)阻、降低升力，導(dǎo)致氣動(dòng)效率下降，同時(shí)增加葉片載荷（可能引發(fā)斷裂）。*2.簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述齒輪箱振動(dòng)異常的故障排查流程。*參考答案：①采集振動(dòng)數(shù)據(jù)（頻譜分析，識(shí)別故障頻率）；②檢查油液狀態(tài)（污染度、粘度、金屬顆粒含量）；③拆解齒輪箱，檢查軸承游隙、齒輪嚙合面磨損情況；④修復(fù)/更換故障部件（如軸承、齒輪），重新裝配后進(jìn)行空載/負(fù)載測(cè)試。*四、并網(wǎng)技術(shù)與電網(wǎng)接入篇（一）風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)原理核心知識(shí)點(diǎn)并網(wǎng)要求：功率因數(shù)≥0.95（容性/感性），電壓波動(dòng)≤±7%，頻率偏差≤±0.5Hz（我國(guó)電網(wǎng)頻率50Hz）。低電壓穿越（LVRT）：電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，風(fēng)機(jī)保持并網(wǎng)并提供無(wú)功支持，幫助電網(wǎng)恢復(fù)（需通過(guò)變流器控制實(shí)現(xiàn)）。最大功率跟蹤（MPPT）：通過(guò)調(diào)整葉片槳距角或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)在不同風(fēng)速下捕獲最大風(fēng)能（常用算法：爬山法、功率信號(hào)反饋法）。典型例題1.選擇題：低電壓穿越（LVRT）的核心目的是（）。A.提高風(fēng)機(jī)抗雷擊能力B.電網(wǎng)故障時(shí)風(fēng)機(jī)持續(xù)并網(wǎng)，穩(wěn)定電壓C.降低并網(wǎng)諧波含量D.提高發(fā)電效率*答案：B。解析：LVRT要求電網(wǎng)故障（如短路）時(shí)，風(fēng)機(jī)不脫網(wǎng)，通過(guò)輸出無(wú)功電流支撐電網(wǎng)電壓，加快故障恢復(fù)。*2.簡(jiǎn)答題：分析風(fēng)力發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)措施。*參考答案：挑戰(zhàn)：①功率波動(dòng)（風(fēng)速變化導(dǎo)致發(fā)電不穩(wěn)定，影響電網(wǎng)頻率/電壓）；②無(wú)功需求（風(fēng)機(jī)并網(wǎng)需吸收/發(fā)出無(wú)功，導(dǎo)致電壓波動(dòng)）；③低電壓穿越要求（增加控制復(fù)雜度）；④諧波污染（變流器產(chǎn)生諧波）。應(yīng)對(duì)措施：①配置儲(chǔ)能系統(tǒng)（鋰電池、飛輪）平抑功率波動(dòng)；②安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVG、電容器組）動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無(wú)功；③優(yōu)化風(fēng)機(jī)控制策略（如LVRT、MPPT優(yōu)化）；④采用LC濾波器治理諧波。*（二）并網(wǎng)控制策略核心知識(shí)點(diǎn)恒頻恒壓控制：通過(guò)變流器調(diào)節(jié)，使風(fēng)機(jī)輸出電壓、頻率與電網(wǎng)一致，保障并網(wǎng)穩(wěn)定性。無(wú)功功率控制：根據(jù)電網(wǎng)需求，通過(guò)變流器輸出感性/容性無(wú)功，支撐電網(wǎng)電壓（如電壓跌落時(shí)輸出感性無(wú)功）。典型例題1.選擇題：風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)時(shí)，若電網(wǎng)電壓跌落，變流器應(yīng)（）以實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。A.增加有功輸出B.輸出感性無(wú)功C.切斷并網(wǎng)連接D.降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速*答案：B。解析：電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，風(fēng)機(jī)需輸出感性無(wú)功，幫助電網(wǎng)恢復(fù)電壓（感性無(wú)功可“支撐”電壓）。*2.簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述雙饋風(fēng)機(jī)的并網(wǎng)控制邏輯。*參考答案：雙饋風(fēng)機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流，實(shí)現(xiàn)：①定子側(cè)直接并網(wǎng)（輸出恒頻電）；②轉(zhuǎn)子側(cè)輸入變頻電流，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速跟蹤風(fēng)速變化（變速恒頻）；③并網(wǎng)后，通過(guò)變流器調(diào)節(jié)有功/無(wú)功功率，滿足電網(wǎng)調(diào)度要求。*五、安全與規(guī)范篇（一）風(fēng)電場(chǎng)安全操作核心知識(shí)點(diǎn)登高作業(yè)安全：使用防墜落裝置（安全帶、安全繩），風(fēng)速≥12m/s時(shí)禁止登高；作業(yè)前檢查爬梯、平臺(tái)結(jié)構(gòu)完整性。電氣安全：停電檢修時(shí)執(zhí)行“停電-驗(yàn)電-掛接地線”流程，使用絕緣工具，防止觸電；防雷接地電阻≤4Ω。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：IEC____系列（風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)、安全、并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)），GB/T____（風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定），GB____（風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范）。典型例題1.簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述風(fēng)電場(chǎng)登高作業(yè)的安全注意事項(xiàng)。*參考答案：①作業(yè)人員持登高證，佩戴安全帽、安全帶、防滑鞋；②檢查登高設(shè)備（爬梯、安全繩）完好，風(fēng)速>12m/s或雷雨天氣禁止登高；③設(shè)專人監(jiān)護(hù)，攜帶通訊設(shè)備；④工具系防墜繩，防止墜落傷人；⑤上下爬梯時(shí)雙手抓穩(wěn)，禁止攜帶重物攀爬。*2.選擇題：根據(jù)GB/T____，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)時(shí)，公共連接點(diǎn)的諧波電流總畸變率應(yīng)≤（）。A.3%B.5%C.8%D.10%*答案：B。解析：GB/T____規(guī)定，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)后，公共連接點(diǎn)的諧波電流總畸變率（THD）≤5%。*（二）環(huán)保與社會(huì)效益核心知識(shí)點(diǎn)噪聲控制：風(fēng)機(jī)噪聲主要來(lái)自葉片氣動(dòng)噪聲、齒輪箱機(jī)械噪聲，需通過(guò)葉片翼型優(yōu)化、隔音罩、合理布局（遠(yuǎn)離居民區(qū)）降低影響。鳥類保護(hù)：風(fēng)電場(chǎng)選址避開鳥類遷徙通道，采用低轉(zhuǎn)速葉片、雷達(dá)監(jiān)測(cè)預(yù)警減少鳥類撞擊。典型例題1.簡(jiǎn)答題：風(fēng)電場(chǎng)如何平衡發(fā)電需求與鳥類保護(hù)？*參考答案：①選址階段：避開鳥類遷徙通道、棲息地；②設(shè)計(jì)階段：采用低轉(zhuǎn)速葉片（降