新能源技術(shù)基礎(chǔ)知識與復(fù)習(xí)題庫一、新能源技術(shù)概述（一）定義與分類新能源是依托新技術(shù)開發(fā)的可再生能源（太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等）與清潔化非可再生能源（氫能、核能等）的統(tǒng)稱。按能源屬性可分為：可再生新能源：能量源于自然循環(huán)（如太陽能、風(fēng)能），可持續(xù)再生；非可再生新能源：原料有限但利用過程低碳（如氫能、核能）。（二）發(fā)展意義新能源技術(shù)是破解能源危機(jī)與氣候變化的核心路徑：替代化石能源（煤炭、石油），緩解資源枯竭與碳排放壓力；推動能源結(jié)構(gòu)向“清潔化、低碳化、智能化”轉(zhuǎn)型，支撐“雙碳”目標(biāo)（碳達(dá)峰、碳中和）落地。二、核心新能源技術(shù)詳解（一）太陽能技術(shù)1.技術(shù)原理太陽能利用分為光伏發(fā)電（光能→電能）與光熱利用（光能→熱能）：光伏發(fā)電：基于光伏效應(yīng)，半導(dǎo)體（如晶硅）吸收光子后，電子-空穴對分離形成電流；光熱利用：通過集熱器（如定日鏡）聚焦太陽能，轉(zhuǎn)化為熱能用于供暖、發(fā)電（如光熱電站）。2.關(guān)鍵技術(shù)光伏電池：主流為晶硅電池（單/多晶硅，效率20%~26%）、薄膜電池（銅銦鎵硒、鈣鈦礦，柔性化優(yōu)勢顯著）；光熱儲熱：采用熔融鹽（如硝酸鈉-硝酸鉀）儲熱，實(shí)現(xiàn)連續(xù)供電。3.應(yīng)用場景分布式光伏：家庭/工商業(yè)屋頂發(fā)電（自發(fā)自用、余電上網(wǎng)）；光伏建筑一體化（BIPV）：光伏組件與建筑材料融合（如光伏玻璃幕墻）；大型光伏電站：荒漠、水面（漁光互補(bǔ)）等集中式發(fā)電基地。（二）風(fēng)能技術(shù)1.技術(shù)原理風(fēng)能通過風(fēng)電機(jī)組將空氣動能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。陸上風(fēng)電機(jī)組高度多為80~140米，海上機(jī)組因風(fēng)速穩(wěn)定，單機(jī)容量可達(dá)10MW以上。2.關(guān)鍵技術(shù)葉片設(shè)計：采用碳纖維復(fù)合材料，通過翼型優(yōu)化（如NACA系列）提升捕風(fēng)效率；變槳距控制：風(fēng)速過高時調(diào)整葉片角度避免過載，風(fēng)速過低時優(yōu)化角度啟動發(fā)電；傳動系統(tǒng)：分為直驅(qū)式（無齒輪箱，可靠性高）與雙饋式（含齒輪箱，效率高）。3.應(yīng)用場景陸上風(fēng)電：平原、山地等風(fēng)速穩(wěn)定區(qū)域，適合大規(guī)模基地開發(fā)；海上風(fēng)電：沿海海域，近海風(fēng)電場（水深＜50米）與遠(yuǎn)海風(fēng)電場（水深＞50米）協(xié)同發(fā)展。（三）生物質(zhì)能技術(shù)1.技術(shù)原理生物質(zhì)能利用生物質(zhì)（植物、動物廢棄物等）的化學(xué)能，通過直接燃燒、氣化、發(fā)酵等方式轉(zhuǎn)化為熱能、電能或生物燃料（如乙醇、生物柴油）。2.關(guān)鍵技術(shù)生物質(zhì)發(fā)電：通過生物質(zhì)鍋爐燃燒秸稈、木屑發(fā)電，配套除塵、脫硫設(shè)備降低污染；生物燃料制備：乙醇（玉米、甘蔗發(fā)酵）、生物柴油（廢棄油脂酯交換反應(yīng)）；沼氣技術(shù)：有機(jī)廢棄物（畜禽糞便、廚余垃圾）厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷，用于發(fā)電或民用燃?xì)狻?.應(yīng)用場景農(nóng)村生物質(zhì)能：小型沼氣工程、秸稈直燃發(fā)電；城市生物質(zhì)能：垃圾焚燒發(fā)電、餐廚垃圾制生物柴油。（四）氫能技術(shù)1.技術(shù)原理氫能利用分為制氫、儲運(yùn)、應(yīng)用三環(huán)節(jié)：制氫：綠氫（電解水，電力來自可再生能源）、灰氫（化石燃料重整）、藍(lán)氫（灰氫+碳捕集）；儲運(yùn)：高壓氣態(tài)（70MPa儲氫罐）、液態(tài)（-253℃液化）、固態(tài)（儲氫合金吸附）；應(yīng)用：通過燃料電池（如質(zhì)子交換膜燃料電池）將氫能與氧氣反應(yīng)，直接輸出電能（用于交通、儲能）。2.關(guān)鍵技術(shù)電解水制氫：堿性電解槽（成本低）、質(zhì)子交換膜電解槽（效率高，適合風(fēng)光消納）；燃料電池：質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）用于乘用車，固體氧化物燃料電池（SOFC）用于固定式發(fā)電；儲運(yùn)安全：氫脆防護(hù)（材料選擇）、泄漏監(jiān)測技術(shù)。3.應(yīng)用場景交通領(lǐng)域：燃料電池汽車（FCEV），續(xù)航長、加氫快（3~5分鐘）；儲能領(lǐng)域：“風(fēng)光氫儲”系統(tǒng)，將過剩風(fēng)電/光電轉(zhuǎn)化為氫能，需用時再發(fā)電。（五）儲能技術(shù)1.技術(shù)原理儲能是“時間/空間轉(zhuǎn)移能量”的技術(shù)，分為電化學(xué)儲能（電池）、物理儲能（抽水蓄能、壓縮空氣）、電磁儲能（超級電容、飛輪），核心作用是平抑電網(wǎng)波動、提升可再生能源消納能力。2.關(guān)鍵技術(shù)鋰電池儲能：磷酸鐵鋰電池（安全性高）、三元鋰電池（能量密度高）；抽水蓄能：上/下水庫+水輪機(jī)，電網(wǎng)低谷抽水、高峰放水發(fā)電；壓縮空氣儲能：利用鹽穴儲氣，電網(wǎng)低谷壓縮空氣、高峰膨脹做功發(fā)電。3.應(yīng)用場景電網(wǎng)側(cè)：調(diào)峰、調(diào)頻（如鋰電池參與電網(wǎng)輔助服務(wù)）；用戶側(cè)：工商業(yè)用戶峰谷套利（夜間充電、白天放電）；可再生能源側(cè)：“光伏+儲能”“風(fēng)電+儲能”，解決棄風(fēng)棄光問題。（六）新能源汽車技術(shù)1.技術(shù)路線純電動汽車（BEV）：鋰電池+電機(jī)驅(qū)動，核心技術(shù)為電池管理系統(tǒng)（BMS）、高功率電機(jī)；插電式混合動力汽車（PHEV）：電池+燃油發(fā)動機(jī)，純電續(xù)航50~200公里，適合充電設(shè)施不完善場景；燃料電池汽車（FCEV）：氫能為燃料，燃料電池發(fā)電，加氫快、續(xù)航長（500~1000公里）。2.關(guān)鍵技術(shù)電池技術(shù)：高能量密度（如固態(tài)電池研發(fā)中，能量密度超400Wh/kg）、快充技術(shù)（如800V高壓平臺，10分鐘充電80%）；電驅(qū)系統(tǒng)：多合一電驅(qū)總成（電機(jī)、電控、減速器集成），提升效率與空間利用率；充電技術(shù)：交流慢充（家用220V）、直流快充（公共樁，功率120kW~600kW）、無線充電（預(yù)埋線圈）。3.應(yīng)用場景城市通勤：純電動汽車（短途、充電便利）；長途運(yùn)輸：燃料電池重卡（加氫快、續(xù)航長，適合港口、礦區(qū)）；特殊場景：混動汽車（充電設(shè)施不足的三四線城市）。三、復(fù)習(xí)題庫與解析（一）選擇題（每題1分，共10題）1.以下屬于可再生新能源的是（）A.煤炭B.氫能（灰氫）C.太陽能D.核能解析：太陽能源于自然循環(huán)，屬于可再生；煤炭為化石能源（非可再生），灰氫原料（化石燃料）非可再生，核能原料（鈾）非可再生。答案：C。2.光伏效應(yīng)的核心是（）A.光子激發(fā)電子-空穴對B.熱能轉(zhuǎn)化為電能C.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能D.化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能解析：光伏效應(yīng)是半導(dǎo)體吸收光子后，電子與空穴分離形成電流（光能→電能）；B為光熱發(fā)電原理，C為風(fēng)能/水能原理，D為電池/燃料電池原理。答案：A。3.海上風(fēng)電相比陸上風(fēng)電的優(yōu)勢是（）A.建設(shè)成本低B.風(fēng)速更穩(wěn)定C.土地資源豐富D.維護(hù)難度低解析：海上風(fēng)速受地形干擾小，更穩(wěn)定，利于提升發(fā)電效率；但建設(shè)（海底電纜、抗腐蝕）與維護(hù)成本更高。答案：B。4.綠氫的制備方式是（）A.煤炭氣化B.天然氣重整C.電解水D.生物質(zhì)發(fā)酵解析：綠氫指用可再生能源電力電解水制氫，無碳排放；A/B為灰氫（化石燃料制氫），D為生物質(zhì)制氫（非綠氫核心路徑）。答案：C。5.以下屬于物理儲能的是（）A.鋰電池B.抽水蓄能C.超級電容D.燃料電池解析：物理儲能通過機(jī)械/熱力學(xué)方式儲能量，抽水蓄能是水的勢能存儲；A為電化學(xué)儲能，C為電磁儲能，D為能量轉(zhuǎn)化裝置（非儲能）。答案：B。6.純電動汽車的核心動力系統(tǒng)是（）A.燃油發(fā)動機(jī)B.燃料電池C.鋰電池+電機(jī)D.飛輪儲能解析：純電動汽車以鋰電池為能源，電機(jī)為動力輸出；A為燃油車，B為燃料電池車，D為儲能技術(shù)（非動力系統(tǒng)）。答案：C。7.生物質(zhì)能的來源是（）A.太陽能轉(zhuǎn)化的化學(xué)能B.地?zé)崮蹸.核能D.潮汐能解析：生物質(zhì)（植物）通過光合作用儲存太陽能，其能量本質(zhì)是太陽能轉(zhuǎn)化的化學(xué)能。答案：A。8.光熱電站的儲熱介質(zhì)通常是（）A.水B.熔融鹽C.鋰電池D.氫氣解析：光熱電站用熔融鹽（如硝酸鈉-硝酸鉀）儲熱，熔點(diǎn)低、熱穩(wěn)定性好；A為常規(guī)儲熱（溫度低），C為電化學(xué)儲能，D為氫能儲運(yùn)。答案：B。9.燃料電池的工作原理是（）A.燃燒產(chǎn)熱發(fā)電B.化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能C.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能D.光能轉(zhuǎn)化為電能解析：燃料電池通過電化學(xué)反應(yīng)（如氫氧反應(yīng)）直接輸出電能，無燃燒過程；A為火電原理，C為風(fēng)電/水電，D為光伏。答案：B。10.以下適合“光伏+儲能”的場景是（）A.穩(wěn)定電網(wǎng)（如大電網(wǎng)城市）B.離網(wǎng)地區(qū)（如偏遠(yuǎn)山村）C.火電為主的電廠D.加油站解析：離網(wǎng)地區(qū)無大電網(wǎng)支撐，光伏+儲能可獨(dú)立供電；A大電網(wǎng)對儲能需求低，C火電與光伏儲能無直接結(jié)合，D加油站以加油為主。答案：B。（二）簡答題（每題5分，共5題）1.對比分析晶硅光伏電池與薄膜光伏電池的技術(shù)特點(diǎn)晶硅電池：效率高（20%~26%）、技術(shù)成熟、成本低，但依賴硅料、柔性差；薄膜電池：效率低（10%~18%）、材料用量少（節(jié)約硅料）、可柔性化（如光伏薄膜屋頂），適合分布式/建筑一體化；趨勢：晶硅向大尺寸、薄片化發(fā)展，薄膜向鈣鈦礦/疊層技術(shù)突破。2.簡述海上風(fēng)電的發(fā)展挑戰(zhàn)與應(yīng)對措施挑戰(zhàn)：建設(shè)成本高（海底電纜、抗腐蝕）、維護(hù)難度大（海洋環(huán)境惡劣）、選址限制（航道、生態(tài)保護(hù)）；應(yīng)對：技術(shù)升級（大兆瓦機(jī)組、浮式風(fēng)電）、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同（降本）、生態(tài)評估（避敏感海域）、政策支持（補(bǔ)貼、規(guī)劃）。3.說明“綠氫”在“雙碳”目標(biāo)中的戰(zhàn)略價值能源載體：將風(fēng)電/光電（間歇性）轉(zhuǎn)化為氫能，實(shí)現(xiàn)跨時間/空間儲能；脫碳工具：替代工業(yè)（煉鋼）、交通（重卡）領(lǐng)域的化石能源，直接降碳；系統(tǒng)支撐：促進(jìn)“源-網(wǎng)-荷-儲”協(xié)同，提升電網(wǎng)消納可再生能源能力。4.分析新能源汽車“純電、混動、燃料電池”三條技術(shù)路線的適用場景純電：城市短途通勤（充電便利、使用成本低），適合一二線城市；混動：充電設(shè)施不足的區(qū)域（如三四線城市、農(nóng)村），兼顧純電續(xù)航與燃油補(bǔ)能；燃料電池：長途運(yùn)輸（重卡、港口車）、高寒地區(qū)（鋰電池低溫性能差），依賴加氫站布局。5.儲能技術(shù)如何解決可再生能源的“間歇性”問題時間維度：電網(wǎng)低谷（風(fēng)光過剩）儲能，高峰（風(fēng)光不足）放電，平抑負(fù)荷曲線；空間維度：集中式儲能電站（抽水蓄能）調(diào)節(jié)區(qū)域電網(wǎng)，分布式儲能（戶用電池）支撐微電網(wǎng)；技術(shù)協(xié)同：鋰電池（響應(yīng)快，調(diào)頻）+抽水蓄能（容量大，調(diào)峰）+氫能（長周期儲能），構(gòu)建多時間尺度儲能系統(tǒng)。四、學(xué)習(xí)建議與拓展方向（一）學(xué)習(xí)方法1.技術(shù)邏輯鏈：從“能源來源→轉(zhuǎn)化原理→核心技術(shù)→應(yīng)用場景→發(fā)展挑戰(zhàn)”梳理每個新能源類型，建立知識框架；2.對比分析：如光伏與光熱、鋰電池與抽水蓄能、純電與燃料電池車的技術(shù)差異，強(qiáng)化理解；3.政策與產(chǎn)業(yè)結(jié)合：關(guān)注“雙碳”