2025年大學第四學年（風能與動力工程）風力發(fā)電系統(tǒng)設計綜合測試試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.以下哪種風力發(fā)電機組的葉片設計能夠在低風速下更高效地捕獲風能？A.長而窄的葉片B.短而寬的葉片C.中等長度和寬度的葉片D.葉片形狀對低風速捕獲風能影響不大2.風力發(fā)電系統(tǒng)中的齒輪箱主要作用是？A.增加發(fā)電機轉速B.降低發(fā)電機轉速C.改變風向D.穩(wěn)定電壓3.風力發(fā)電機組的偏航系統(tǒng)是為了？A.調整葉片角度B.使機艙對準風向C.控制發(fā)電機功率D.保護葉片免受雷擊4.以下哪種材料常用于風力發(fā)電機葉片的制造？A.鋁合金B(yǎng).碳纖維復合材料C.不銹鋼D.鑄鐵5.風力發(fā)電系統(tǒng)的功率調節(jié)方式中，哪種方式效率較高且應用廣泛？A.定槳距調節(jié)B.變槳距調節(jié)C.主動失速調節(jié)D.被動失速調節(jié)6.風電場選址時，不需要重點考慮的因素是？A.平均風速B.地形地貌C.當?shù)厝丝诿芏菵.風向穩(wěn)定性7.風力發(fā)電機的發(fā)電機類型通常為？A.直流發(fā)電機B.同步發(fā)電機C.異步發(fā)電機D.磁阻發(fā)電機8.風力發(fā)電系統(tǒng)中的制動系統(tǒng)主要作用是？A.在緊急情況下快速停止機組運行B.調節(jié)發(fā)電機功率C.控制葉片轉速D.穩(wěn)定電網頻率9.以下關于風力發(fā)電系統(tǒng)的維護，說法錯誤的是？A.定期檢查葉片表面磨損情況B.無需關注齒輪箱油位C.檢查發(fā)電機繞組絕緣D.清理機艙內灰塵10.隨著風力發(fā)電機組單機容量的增大，以下說法正確的是？A.發(fā)電效率降低B.單位千瓦成本降低C.對電網穩(wěn)定性影響減小D.維護成本不變第II卷（非選擇題共70分）11.（10分）簡述風力發(fā)電系統(tǒng)的主要組成部分及其功能。12.（15分）分析變槳距風力發(fā)電機組相對于定槳距風力發(fā)電機組的優(yōu)勢。13.（15分）在設計風力發(fā)電系統(tǒng)時，如何考慮風電場的布局以提高發(fā)電效率？14.材料：某風電場計劃安裝一批風力發(fā)電機組，已知該地區(qū)平均風速為8m/s，風電場面積為10平方公里。經評估，該風電場理論上可開發(fā)的風能功率為50MW。但實際安裝的風力發(fā)電機組在運行一段時間后，發(fā)現(xiàn)發(fā)電功率遠低于預期。問題：請分析可能導致發(fā)電功率低于預期的原因，并提出相應的解決措施。（20分）15.材料：近年來，隨著全球對清潔能源的需求不斷增加，風力發(fā)電作為一種可持續(xù)的能源解決方案得到了快速發(fā)展。然而，風力發(fā)電系統(tǒng)在實際運行中也面臨著一些挑戰(zhàn)，如葉片疲勞、齒輪箱故障等。某風力發(fā)電企業(yè)為了提高其發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和效率，決定對現(xiàn)有系統(tǒng)進行升級改造。問題：請你根據上述材料，結合所學知識，為該企業(yè)制定一份風力發(fā)電系統(tǒng)升級改造方案。（20分）答案：1.A2.A3.B4.B5.B6.C7.C8.A9.B10.B11.風力發(fā)電系統(tǒng)主要由風力發(fā)電機組、齒輪箱、發(fā)電機、偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。風力發(fā)電機組捕獲風能并將其轉化為機械能；齒輪箱增加發(fā)電機轉速；發(fā)電機將機械能轉化為電能；偏航系統(tǒng)使機艙對準風向；變槳系統(tǒng)調節(jié)葉片角度以控制功率；制動系統(tǒng)在緊急情況或停機時使機組停止運行；控制系統(tǒng)協(xié)調各部分工作，實現(xiàn)最佳發(fā)電效率。12.變槳距風力發(fā)電機組優(yōu)勢明顯。定槳距機組葉片角度固定，在不同風速下不能靈活調整，變槳距機組可根據風速實時調整葉片角度，能更好地適應風速變化，在低風速時增加葉片掃風面積，高風速時限制風能吸收，提高發(fā)電效率和安全性，減少葉片疲勞，提升機組整體性能。13.設計風電場布局時，要考慮風向和風速分布。合理排列風機，避免相互遮擋。根據地形地貌優(yōu)化布局，如在山口、山頂?shù)蕊L資源好的地方優(yōu)先布置。考慮風機間距，既要保證足夠間距減少尾流影響，又要充分利用場地空間。還可采用分組布局，便于維護管理，提高發(fā)電效率。14.原因可能有：風機選型不合理，未適配該地區(qū)風況；葉片表面有污垢或損壞影響風能捕獲；齒輪箱等傳動部件故障降低傳動效率；控制系統(tǒng)故障導致功率調節(jié)不準確。解決措施：重新評估選型合適風機；定期清理維護葉片；檢查維修傳動部件；檢修調試控制系統(tǒng)。15.對于葉片疲勞問題，可采用先進材料制造葉片，優(yōu)化葉片設計減輕載荷。對齒輪箱故障