2025年風(fēng)力發(fā)電試題帶答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.水平軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向的關(guān)系是（）A.垂直B.平行C.成45°角D.無固定關(guān)系答案：A2.貝茨極限描述的是風(fēng)力機(jī)從風(fēng)中捕獲的最大理論效率，其數(shù)值為（）A.33.3%B.59.3%C.75.6%D.88.2%答案：B3.直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)與雙饋式發(fā)電機(jī)的主要區(qū)別在于（）A.是否使用齒輪箱B.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速范圍C.定子繞組結(jié)構(gòu)D.冷卻方式答案：A4.風(fēng)電場中用于將風(fēng)輪機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的核心設(shè)備是（）A.變流器B.發(fā)電機(jī)C.變壓器D.偏航系統(tǒng)答案：B5.下列哪種傳感器常用于風(fēng)電機(jī)組的振動監(jiān)測（）A.溫度傳感器B.加速度傳感器C.壓力傳感器D.位移傳感器答案：B6.風(fēng)電場低電壓穿越（LVRT）能力要求的核心是（）A.電網(wǎng)電壓跌落時風(fēng)機(jī)不脫網(wǎng)B.提高風(fēng)機(jī)輸出功率C.降低風(fēng)機(jī)啟動風(fēng)速D.減少齒輪箱磨損答案：A7.空氣密度對風(fēng)力機(jī)輸出功率的影響是（）A.與輸出功率成正比B.與輸出功率成反比C.無直接影響D.與輸出功率平方成正比答案：A8.風(fēng)電機(jī)組的切入風(fēng)速是指（）A.風(fēng)機(jī)開始發(fā)電的最低風(fēng)速B.風(fēng)機(jī)達(dá)到額定功率的風(fēng)速C.風(fēng)機(jī)允許運(yùn)行的最高風(fēng)速D.風(fēng)機(jī)葉片開始變槳的風(fēng)速答案：A9.下列哪種風(fēng)資源評估方法需結(jié)合實(shí)際測風(fēng)數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬（）A.線性插值法B.韋布爾分布擬合法C.地形修正法D.衛(wèi)星遙感反演法答案：C10.風(fēng)電場無功補(bǔ)償裝置的主要作用是（）A.提高有功功率輸出B.穩(wěn)定電網(wǎng)電壓C.降低發(fā)電機(jī)溫升D.減少葉片結(jié)冰風(fēng)險答案：B11.雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG）的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器主要控制（）A.定子電壓頻率B.轉(zhuǎn)子電流幅值與相位C.齒輪箱傳動比D.偏航系統(tǒng)角度答案：B12.風(fēng)電機(jī)組的塔架高度主要影響（）A.葉片長度B.風(fēng)輪掃風(fēng)面積C.輪轂處平均風(fēng)速D.發(fā)電機(jī)額定功率答案：C13.下列哪種故障屬于風(fēng)電機(jī)組電氣系統(tǒng)的常見故障（）A.葉片裂紋B.齒輪箱油液污染C.變流器IGBT模塊損壞D.偏航軸承磨損答案：C14.風(fēng)電場年等效滿負(fù)荷小時數(shù)是指（）A.風(fēng)機(jī)全年實(shí)際發(fā)電小時數(shù)B.風(fēng)機(jī)以額定功率運(yùn)行的等效小時數(shù)C.風(fēng)機(jī)設(shè)計壽命內(nèi)總發(fā)電小時數(shù)D.風(fēng)機(jī)無故障運(yùn)行的最長小時數(shù)答案：B15.下列哪項(xiàng)不是海上風(fēng)電場的優(yōu)勢（）A.風(fēng)速更穩(wěn)定B.土地資源占用少C.運(yùn)維成本低D.單機(jī)容量更大答案：C二、判斷題（每題1分，共10分）1.垂直軸風(fēng)力機(jī)的啟動風(fēng)速一定低于水平軸風(fēng)力機(jī)。（）答案：×（啟動風(fēng)速受設(shè)計影響，無絕對規(guī)律）2.風(fēng)力機(jī)的功率系數(shù)（Cp）隨葉尖速比（λ）變化存在最大值。（）答案：√3.所有風(fēng)電場都必須安裝無功補(bǔ)償裝置。（）答案：×（根據(jù)電網(wǎng)需求，部分場通過風(fēng)機(jī)自身調(diào)節(jié)滿足要求）4.葉片結(jié)冰會導(dǎo)致風(fēng)輪氣動性能下降，需停機(jī)除冰。（）答案：√5.直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)因無齒輪箱，故維護(hù)成本低于雙饋式。（）答案：√6.風(fēng)電場接入電網(wǎng)的電壓等級越高，輸送容量越小。（）答案：×（電壓等級越高，輸送容量越大）7.風(fēng)資源評估中，韋布爾分布的形狀參數(shù)k值越大，風(fēng)速分布越集中。（）答案：√8.低電壓穿越過程中，風(fēng)機(jī)需向電網(wǎng)注入無功以支撐電壓恢復(fù)。（）答案：√9.風(fēng)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)僅在啟動時調(diào)整方向，正常運(yùn)行中保持固定。（）答案：×（需實(shí)時跟蹤風(fēng)向變化）10.海上風(fēng)電機(jī)組的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計需重點(diǎn)考慮波浪載荷與腐蝕防護(hù)。（）答案：√三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述風(fēng)力機(jī)功率曲線的定義及其工程意義。答案：功率曲線是描述風(fēng)力機(jī)輸出功率與輪轂高度處風(fēng)速關(guān)系的曲線，通常包括切入風(fēng)速、額定風(fēng)速、切出風(fēng)速三個關(guān)鍵點(diǎn)。工程意義：用于評估風(fēng)電場發(fā)電量（結(jié)合風(fēng)資源數(shù)據(jù)）、驗(yàn)證風(fēng)機(jī)性能是否符合設(shè)計要求、作為風(fēng)電場經(jīng)濟(jì)性分析的基礎(chǔ)參數(shù)。2.雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG）的工作原理是什么？與永磁同步發(fā)電機(jī)（PMSG）相比有何特點(diǎn)？答案：DFIG通過轉(zhuǎn)子側(cè)變流器注入低頻交流電，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流的頻率和相位，使定子輸出恒頻電能。特點(diǎn)：①轉(zhuǎn)子側(cè)變流器容量僅為額定功率的20%-30%，成本較低；②可實(shí)現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行，提高風(fēng)能捕獲效率；③對電網(wǎng)電壓波動較敏感，需額外LVRT控制。PMSG無齒輪箱，效率更高，但全功率變流器成本高，適用于直驅(qū)機(jī)型。3.齒輪箱是風(fēng)電機(jī)組的易損部件，列舉其常見故障及主要原因。答案：常見故障：①齒輪磨損或斷齒（長期交變載荷、潤滑不足）；②軸承失效（軸向/徑向載荷過大、油膜破壞）；③油液污染（金屬碎屑、水分混入）；④箱體振動異常（不對中、軸承間隙過大）。主要原因：風(fēng)況波動導(dǎo)致的沖擊載荷、潤滑系統(tǒng)維護(hù)不到位、制造裝配誤差累積。4.風(fēng)電場選址需考慮哪些關(guān)鍵因素？答案：①風(fēng)資源條件（平均風(fēng)速、湍流強(qiáng)度、風(fēng)切變）；②地形與地質(zhì)（避免強(qiáng)湍流區(qū)域、確保基礎(chǔ)穩(wěn)定性）；③電網(wǎng)接入（距離變電站遠(yuǎn)近、線路容量）；④環(huán)境影響（鳥類遷徙、生態(tài)保護(hù)、噪音限制）；⑤交通與施工（大件運(yùn)輸?shù)缆?、吊裝場地）；⑥政策規(guī)劃（是否符合新能源發(fā)展規(guī)劃、土地性質(zhì)）。5.簡述風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）的技術(shù)要求及實(shí)現(xiàn)方式。答案：技術(shù)要求：當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落至額定電壓的20%時，風(fēng)機(jī)需保持并網(wǎng)運(yùn)行至少625ms；電壓恢復(fù)期間需向電網(wǎng)注入無功（電壓跌落深度越深，無功注入量越大）；穿越過程中不脫網(wǎng)，避免對電網(wǎng)造成二次沖擊。實(shí)現(xiàn)方式：①變流器控制策略優(yōu)化（增加Crowbar保護(hù)電路，限制轉(zhuǎn)子過電流）；②儲能裝置輔助（如超級電容，提供短時能量支撐）；③發(fā)電機(jī)設(shè)計強(qiáng)化（提高轉(zhuǎn)子繞組抗過載能力）。四、計算題（每題10分，共30分）1.某水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪直徑D=120m，輪轂高度處平均風(fēng)速v=10m/s，空氣密度ρ=1.225kg/m3，功率系數(shù)Cp=0.45，發(fā)電機(jī)效率η=0.95，求該風(fēng)機(jī)的輸出功率（結(jié)果保留兩位小數(shù)）。解：掃風(fēng)面積S=π(D/2)2=3.14×(60)2=11304m2風(fēng)能功率P_wind=0.5×ρ×S×v3=0.5×1.225×11304×103=6.923×10?W輸出功率P_out=P_wind×Cp×η=6.923×10?×0.45×0.95≈2.96×10?W=2960kW答案：2960.00kW2.某風(fēng)電場安裝20臺單機(jī)容量3MW的風(fēng)機(jī)，年平均風(fēng)速為8.5m/s，年等效滿負(fù)荷小時數(shù)為2800h，求該風(fēng)電場的年發(fā)電量及容量系數(shù)（容量系數(shù)=年發(fā)電量/(單機(jī)容量×臺數(shù)×8760h)）。解：年發(fā)電量=單機(jī)容量×臺數(shù)×年等效滿負(fù)荷小時數(shù)=3×20×2800=168000MWh=16.8×10?萬kWh容量系數(shù)=168000/(3×20×8760)=168000/(525600)≈0.3196≈32.0%答案：年發(fā)電量16.8×10?萬kWh，容量系數(shù)32.0%3.某雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1800r/min（同步轉(zhuǎn)速），風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速為18r/min，齒輪箱采用三級傳動，其中第一級傳動比i1=5，第二級i2=6，求第三級傳動比i3（傳動比=輸入轉(zhuǎn)速/輸出轉(zhuǎn)速）。解：總傳動比i總=風(fēng)輪轉(zhuǎn)速/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速=18/1800=1/100（注：實(shí)際應(yīng)為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速/風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，此處修正為i總=1800/18=100）總傳動比i總=i1×i2×i3=5×6×i3=30×i3因此i3=100/30≈3.33答案：約3.33五、綜合分析題（20分）某海上風(fēng)電場規(guī)劃安裝50臺8MW風(fēng)機(jī)，輪轂高度120m，平均水深35m，風(fēng)資源評估顯示年平均風(fēng)速9.2m/s，湍流強(qiáng)度0.12，電網(wǎng)接入點(diǎn)距離風(fēng)電場25km。請從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)角度分析該項(xiàng)目的可行性，并提出關(guān)鍵注意事項(xiàng)。答案：技術(shù)可行性：①風(fēng)資源良好（年平均風(fēng)速9.2m/s高于多數(shù)陸上風(fēng)場，湍流強(qiáng)度0.12在合理范圍內(nèi)）；②8MW大單機(jī)容量適應(yīng)海上高風(fēng)速環(huán)境，降低單位千瓦基礎(chǔ)成本；③輪轂高度120m可捕獲更高處穩(wěn)定風(fēng)能；④水深35m適合采用單樁基礎(chǔ)（技術(shù)成熟）；⑤25km并網(wǎng)距離需考慮海纜損耗（建議采用220kV交流海纜，損耗約3%-5%）。經(jīng)濟(jì)可行性：①年等效滿負(fù)荷小時數(shù)預(yù)計約3200-3500h（海上風(fēng)場普遍高于陸上），年發(fā)電量=50×8×3200=1280000MWh，按0.4元/kWh電價計算，年收入約5.12億元；②初始投資約1.8萬元/kW（含風(fēng)