2025年大學《海洋技術》專業(yè)題庫——海洋能源互聯(lián)網(wǎng)技術研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項字母填在題干后的括號內(nèi)）1.下列哪種海洋能源主要表現(xiàn)為周期性的水位變化？()A.波浪能B.潮汐能C.海流能D.海上風能2.海洋環(huán)境中，對電氣設備的主要挑戰(zhàn)之一是高鹽霧環(huán)境，這主要導致設備發(fā)生什么問題？()A.熱損耗增加B.導電性能下降C.電化學腐蝕D.機械疲勞加速3.將交流發(fā)電機的輸出直接連接到電網(wǎng)的并網(wǎng)方式，主要適用于哪種類型的可再生能源？()A.具有穩(wěn)定頻率和電壓的能源B.波動性較大的可再生能源C.可以方便進行頻率變換的能源D.必須進行功率調(diào)節(jié)的能源4.在海洋能源發(fā)電系統(tǒng)中，用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的主要設備是？()A.變壓器B.逆變器C.整流器D.調(diào)壓器5.下列哪種儲能技術能量密度較高，但循環(huán)壽命相對較短？()A.飛輪儲能B.超級電容C.鋰電池D.氫儲能6.高壓直流輸電（HVDC）技術在連接大規(guī)模、遠距離的海洋能源基地時，相比交流輸電的主要優(yōu)勢是？()A.輸電距離更短B.系統(tǒng)成本更低C.輸電容量的極限更高，線路損耗更小D.并網(wǎng)控制更簡單7.為了減少海洋能源發(fā)電輸出中的波動，提高并網(wǎng)友好性，通常會采用什么技術？()A.負載端調(diào)壓B.發(fā)電端儲能C.提高發(fā)電效率D.增加發(fā)電功率8.海洋能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，實現(xiàn)多個發(fā)電單元和儲能單元協(xié)同工作的核心是？()A.輸電線路B.電力電子變換器C.中央控制系統(tǒng)D.電網(wǎng)調(diào)度中心9.潮汐能發(fā)電通常具有很高的能量密度，這主要得益于？()A.其功率預測精度高B.潮汐變化具有高度的規(guī)律性C.潮汐能轉(zhuǎn)換效率高D.其發(fā)電裝置尺寸相對較小10.海底光纜在海洋能源互聯(lián)網(wǎng)中主要承擔什么角色？()A.發(fā)電機的勵磁回路B.連接海上發(fā)電平臺與陸地電網(wǎng)的通信通道C.輸電線路本身D.儲能系統(tǒng)的放電接口二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在題干橫線上）1.海洋能源的______和______特性是區(qū)別于傳統(tǒng)化石能源的主要特征。2.將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的過程稱為______，反之稱為______。3.海上風電場通常采用______式或______式電纜將電力輸送到陸地。4.儲能系統(tǒng)在海洋能源互聯(lián)網(wǎng)中不僅可以平滑輸出，還可以______和______輸出。5.海洋能源互聯(lián)網(wǎng)的______控制（電壓、功率）和______控制（頻率、相位）是并網(wǎng)運行的關鍵。6.為了應對海洋環(huán)境的腐蝕，海洋能源設備的外殼通常需要采用______或______等防護措施。7.多個不同類型的海洋能源（如風能、波浪能）接入同一電網(wǎng)系統(tǒng)，需要考慮______問題。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述波浪能發(fā)電的基本原理，并列舉兩種主要的波浪能發(fā)電裝置類型。2.與傳統(tǒng)同步發(fā)電機相比，采用電力電子變換器接入電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)有哪些主要優(yōu)勢？3.簡述鋰電池儲能系統(tǒng)在海洋能源互聯(lián)網(wǎng)中的應用場景及其面臨的主要挑戰(zhàn)。4.為什么說海洋能源互聯(lián)網(wǎng)是一個復雜的系統(tǒng)工程？請從至少三個方面進行說明。四、計算題（每題10分，共20分）1.某海上風電場風機額定功率為5MW，額定電壓為1.5kV，采用恒功率控制并網(wǎng)。假設在某個短時間內(nèi)，風機輸出電壓波動范圍為1.2kV至1.8kV。請簡述恒功率控制的基本原理，并說明逆變器需要如何調(diào)整其輸出（例如，輸出電壓或占空比）以維持額定功率輸出（假設電網(wǎng)頻率和阻抗恒定）。2.一個海洋能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包含一個額定功率為2MW的波浪能發(fā)電裝置和一個額定功率為1MW的海上風電場，通過海底電纜連接到陸地。假設在某個時刻，波浪能發(fā)電輸出功率為1.5MW，海上風電場輸出功率為0.8MW，系統(tǒng)需要向陸地輸送總功率為2.2MW。請簡述系統(tǒng)可能采用的功率調(diào)節(jié)或管理策略。五、論述題（15分）結(jié)合當前技術發(fā)展，論述海洋能源互聯(lián)網(wǎng)技術面臨的重大挑戰(zhàn)以及未來可能的發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.A4.C5.C6.C7.B8.C9.B10.B二、填空題1.間歇性，波動性2.整流，逆變3.架空，海纜4.調(diào)峰，調(diào)頻5.電力電子，能量6.防腐涂層，陰極保護7.協(xié)調(diào)控制三、簡答題1.原理：利用波浪的運動（上下起伏或前進）驅(qū)動機械裝置（如水泵、渦輪機），進而帶動發(fā)電機發(fā)電。類型：振蕩水柱式、擺式、波能發(fā)電浮體式等。解析思路：首先回答波浪能如何轉(zhuǎn)化為機械能，再列舉常見的機械-發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置類型。2.優(yōu)勢：功率調(diào)節(jié)范圍寬，可靈活控制輸出功率和電壓；并網(wǎng)方式靈活，可接交流或直流電網(wǎng)；對電網(wǎng)故障具有隔離能力；可向分布式負載供電。解析思路：對比傳統(tǒng)同步發(fā)電機在功率調(diào)節(jié)、并網(wǎng)靈活性、故障處理等方面的局限性。3.應用場景：平滑風電場或波浪能等波動性電源的輸出功率，提高并網(wǎng)電能質(zhì)量；作為備用電源，在主電源故障時提供電力；進行電壓或頻率的變換和穩(wěn)定。挑戰(zhàn)：成本較高，能量密度相對較低，循環(huán)壽命有限，環(huán)保和安全問題（如電池材料、消防）。解析思路：說明儲能為何以及如何用于解決海洋能源問題，并指出鋰電池技術本身的優(yōu)缺點。4.系統(tǒng)復雜性體現(xiàn)在：多種不同特性（功率、電壓、頻率、波動性）的能源接入；需要復雜的能量變換和轉(zhuǎn)換設備（發(fā)電端、儲能端、輸電端）；要求高精度的功率預測和智能化的協(xié)調(diào)控制；涉及海上、海底、陸地等多個環(huán)節(jié)的集成；需要考慮海洋環(huán)境的特殊挑戰(zhàn)（腐蝕、環(huán)境適應性）。解析思路：從能源來源多樣性、技術環(huán)節(jié)復雜性、控制難度、物理空間跨度、環(huán)境適應性等多個維度闡述系統(tǒng)復雜性。四、計算題1.恒功率控制原理：當輸入電壓（或電流）變化時，通過調(diào)整電力電子變換器的輸出電壓（或電流）或控制策略，使得輸出功率保持恒定。對于交流電網(wǎng)，通常通過調(diào)整逆變器的輸出電壓幅值和/或占空比來實現(xiàn)。在此例中，若電網(wǎng)頻率和阻抗恒定，當實際輸出電壓低于1.5kV時，逆變器需要提高其輸出電壓幅值（或增加占空比）以維持功率恒定；當實際輸出電壓高于1.8kV時，逆變器需要降低其輸出電壓幅值（或減小占空比）。解析思路：解釋恒功率控制的目標（功率不變）和實現(xiàn)機制（調(diào)整變換器輸出），結(jié)合題目給出的電壓波動范圍和假設條件，說明變換器輸出如何隨輸入電壓變化而調(diào)整。2.系統(tǒng)可能采用的策略：由于系統(tǒng)總輸出（2.5MW）大于需求（2.2MW），系統(tǒng)需要進行功率調(diào)節(jié)。策略一：如果系統(tǒng)具有儲能單元，可以指令儲能系統(tǒng)放電，吸收多余的0.3MW功率。策略二：如果系統(tǒng)中有能力降低輸出功率的單元（例如，可以通過調(diào)節(jié)槳距角或偏航角來減速的海上風機），可以降低部分風機或波浪能裝置的出力。策略三：如果該系統(tǒng)連接到更大型的電網(wǎng)，多余的功率可以嘗試饋入電網(wǎng)（如果電網(wǎng)有接收能力且調(diào)度允許）。策略四：如果系統(tǒng)內(nèi)部無法調(diào)節(jié)，則可能需要暫時降低總發(fā)電功率至2.2MW以下運行。解析思路：分析系統(tǒng)當前功率平衡狀態(tài)（過剩），根據(jù)系統(tǒng)可能具備的功能（儲能、可調(diào)出力設備、與大電網(wǎng)的連接），提出解決功率過剩問題的具體方法。五、論述題海洋能源互聯(lián)網(wǎng)技術面臨的重大挑戰(zhàn)包括：①海洋環(huán)境的嚴酷性帶來的設備設計、制造、安裝、運維困難（高鹽霧、高濕度、強腐蝕、海浪、海流、臺風等）；②海洋能源固有的間歇性、波動性和不確定性給電網(wǎng)穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)，需要高精度的功率預測和靈活的電力電子控制技術；③多種能源形式（風、波、潮、流等）的特性差異大，如何高效、低成本地集成并協(xié)調(diào)運行是關鍵；④海上、海底、陸地長距離、高可靠性、高成本的海底電纜或高壓輸電技術是瓶頸；⑤系統(tǒng)的智能化水平要求高，需要先進的監(jiān)測、控制、保護和通信技術；⑥技術成本仍然較高，經(jīng)濟性有待提升，投資回收期長。未來發(fā)展方向可能包括：①開發(fā)更高效、更耐用的海洋能源發(fā)電裝置，降低發(fā)電成本；②發(fā)展更高性能、更經(jīng)濟的儲能技術，提高系統(tǒng)能量靈活性和穩(wěn)定性；③推廣應用柔性直流輸電（HVDC）技術，實現(xiàn)多源、遠距離、靈活的電力傳輸；④提升功率預測精度和智能化水平，實現(xiàn)精準控制和優(yōu)化調(diào)度；⑤加強海洋工程技術和材料科學的應用，提高設備的環(huán)境適應性和壽命；⑥推動海洋能源與其他可再生能源（如太陽能）