【2025年】《風(fēng)力發(fā)電原理》基礎(chǔ)技能及理論知識(shí)考試題庫(kù)與答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共40分）1.大氣中形成風(fēng)的根本原因是：A.地球自轉(zhuǎn)B.太陽(yáng)輻射不均C.海陸熱力差異D.地形起伏答案：B2.風(fēng)力機(jī)捕獲風(fēng)能的理論最大效率（貝茨極限）為：A.49.3%B.59.3%C.69.3%D.79.3%答案：B3.水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的葉尖速比λ定義為：A.葉尖線速度與風(fēng)速的比值B.風(fēng)速與葉尖線速度的比值C.風(fēng)輪轉(zhuǎn)速與風(fēng)速的比值D.風(fēng)速與風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的比值答案：A4.下列哪種風(fēng)輪葉片材料在現(xiàn)代大型風(fēng)機(jī)中應(yīng)用最廣泛？A.木材B.鋁合金C.玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（GFRP）D.碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）答案：C5.風(fēng)力機(jī)的偏航系統(tǒng)主要功能是：A.調(diào)節(jié)葉片槳距角B.使風(fēng)輪對(duì)準(zhǔn)來(lái)流方向C.控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速D.吸收陣風(fēng)沖擊能量答案：B6.雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG）的定子繞組直接連接電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組通過（）與電網(wǎng)連接：A.全功率變流器B.部分功率變流器C.變壓器D.電容器答案：B7.當(dāng)風(fēng)速低于切入風(fēng)速（一般3-4m/s）時(shí)，風(fēng)力機(jī)的狀態(tài)是：A.正常發(fā)電B.空轉(zhuǎn)待機(jī)C.停機(jī)保護(hù)D.主動(dòng)偏航答案：C8.衡量風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源的關(guān)鍵參數(shù)不包括：A.年平均風(fēng)速B.風(fēng)速頻率分布C.空氣濕度D.湍流強(qiáng)度答案：C9.風(fēng)力機(jī)的功率曲線是指（）與風(fēng)速的關(guān)系曲線：A.風(fēng)輪吸收功率B.發(fā)電機(jī)輸出功率C.槳距角D.偏航角度答案：B10.下列哪種風(fēng)況對(duì)風(fēng)力機(jī)運(yùn)行危害最大？A.穩(wěn)定的12m/s風(fēng)速B.5m/s的低風(fēng)速C.30m/s的瞬時(shí)陣風(fēng)D.8m/s的均勻風(fēng)答案：C11.葉素動(dòng)量理論（BEM）中，“葉素”指的是：A.葉片的整體氣動(dòng)特性B.葉片沿展向的微小分段C.輪轂與葉片的連接部件D.風(fēng)輪的空氣動(dòng)力中心答案：B12.直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)（無(wú)齒輪箱）的主要優(yōu)勢(shì)是：A.成本更低B.維護(hù)更簡(jiǎn)單C.轉(zhuǎn)速更高D.體積更小答案：B13.風(fēng)力機(jī)的塔架類型中，適用于海上風(fēng)電的主流結(jié)構(gòu)是：A.鋼錐筒塔架B.桁架式塔架C.混凝土塔架D.浮式基礎(chǔ)塔架答案：D14.風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)時(shí)，需要滿足的關(guān)鍵電能質(zhì)量指標(biāo)不包括：A.電壓偏差B.頻率波動(dòng)C.諧波含量D.空氣含沙量答案：D15.變槳距控制的核心目的是：A.提高低風(fēng)速時(shí)的效率B.限制高風(fēng)速時(shí)的功率C.減少葉片重量D.降低啟動(dòng)風(fēng)速答案：B16.風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)噪聲主要來(lái)源于：A.發(fā)電機(jī)電磁噪聲B.齒輪箱機(jī)械噪聲C.葉片與空氣的相互作用D.塔架振動(dòng)噪聲答案：C17.空氣密度ρ對(duì)風(fēng)力機(jī)功率的影響為：A.功率與ρ成正比B.功率與ρ的平方成正比C.功率與ρ的立方成正比D.功率與ρ無(wú)關(guān)答案：A18.下列哪種發(fā)電機(jī)更適合用于低風(fēng)速風(fēng)力機(jī)？A.鼠籠式感應(yīng)發(fā)電機(jī)（SCIG）B.雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG）C.永磁同步發(fā)電機(jī)（PMSG）D.繞線式感應(yīng)發(fā)電機(jī)（WRSG）答案：C19.風(fēng)力機(jī)的切入風(fēng)速、額定風(fēng)速、切出風(fēng)速的關(guān)系通常為：A.切入風(fēng)速＜額定風(fēng)速＜切出風(fēng)速B.額定風(fēng)速＜切入風(fēng)速＜切出風(fēng)速C.切入風(fēng)速＜切出風(fēng)速＜額定風(fēng)速D.切出風(fēng)速＜切入風(fēng)速＜額定風(fēng)速答案：A20.風(fēng)電場(chǎng)的尾流效應(yīng)指的是：A.前排風(fēng)機(jī)對(duì)后排風(fēng)機(jī)的風(fēng)速削弱現(xiàn)象B.風(fēng)機(jī)葉片尾部的氣流分離C.塔架對(duì)風(fēng)輪的氣動(dòng)干擾D.夜間逆溫層導(dǎo)致的風(fēng)速變化答案：A二、判斷題（每題1分，共15分）1.風(fēng)的能量與風(fēng)速的平方成正比。（×）（正確：風(fēng)的能量與風(fēng)速的立方成正比）2.貝茨極限是風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)換風(fēng)能的理論上限，實(shí)際效率通常為30%-50%。（√）3.水平軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向垂直，垂直軸風(fēng)力機(jī)則平行。（×）（正確：垂直軸風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向平行）4.齒輪箱的作用是將風(fēng)輪的高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)的低轉(zhuǎn)速。（×）（正確：風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低，齒輪箱將其升速至發(fā)電機(jī)所需的高轉(zhuǎn)速）5.變槳距風(fēng)力機(jī)在低風(fēng)速時(shí)通常保持槳距角為0°（順槳位置）。（×）（正確：低風(fēng)速時(shí)槳距角接近0°以捕獲更多風(fēng)能，高風(fēng)速時(shí)增大槳距角限制功率）6.直驅(qū)式發(fā)電機(jī)由于沒有齒輪箱，因此體積和重量更大。（√）7.湍流強(qiáng)度越大，風(fēng)力機(jī)承受的動(dòng)態(tài)載荷越小。（×）（正確：湍流強(qiáng)度大，載荷波動(dòng)大，對(duì)結(jié)構(gòu)更不利）8.風(fēng)力機(jī)的功率曲線在額定風(fēng)速前隨風(fēng)速增加而上升，超過額定風(fēng)速后保持額定功率。（√）9.雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流頻率可以通過變流器調(diào)節(jié)，因此能實(shí)現(xiàn)變速恒頻發(fā)電。（√）10.海上風(fēng)電的空氣密度比陸地低，因此相同風(fēng)速下發(fā)電功率更低。（×）（正確：海上空氣濕度大，但密度與溫度、氣壓相關(guān)，通常海上氣壓穩(wěn)定，實(shí)際功率受風(fēng)速影響更大）11.葉尖速比λ過大時(shí)，葉片會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的氣流分離，效率下降。（√）12.風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置主要用于提高有功功率輸出。（×）（正確：無(wú)功補(bǔ)償用于改善功率因數(shù)，提高電壓穩(wěn)定性）13.風(fēng)力機(jī)的塔架越高，所獲平均風(fēng)速越低。（×）（正確：塔架越高，受地面摩擦影響越小，平均風(fēng)速越高）14.結(jié)冰會(huì)增加葉片重量并改變氣動(dòng)外形，可能導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)出力下降甚至停機(jī)。（√）15.微電網(wǎng)中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以獨(dú)立運(yùn)行，無(wú)需與大電網(wǎng)同步。（√）三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）1.簡(jiǎn)述風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的基本過程。答：風(fēng)能通過風(fēng)輪葉片捕獲，將空氣動(dòng)能轉(zhuǎn)換為風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能；風(fēng)輪通過主軸傳遞扭矩至齒輪箱（或直驅(qū)結(jié)構(gòu)），經(jīng)升速后驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)；發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，通過變流器（或變壓器）調(diào)整電壓、頻率后并入電網(wǎng)或直接使用。2.說明葉尖速比λ對(duì)風(fēng)力機(jī)效率的影響規(guī)律。答：葉尖速比λ=葉尖線速度/風(fēng)速。存在最優(yōu)λ值（通常4-8），此時(shí)葉片氣動(dòng)效率最高（升阻比最大）。λ過小，葉片相對(duì)氣流攻角過大，易失速；λ過大，葉片旋轉(zhuǎn)過快，誘導(dǎo)速度增加，能量捕獲效率下降。實(shí)際運(yùn)行中需通過變速控制保持λ接近最優(yōu)值以提高效率。3.比較定槳距風(fēng)力機(jī)與變槳距風(fēng)力機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。答：定槳距風(fēng)力機(jī)：葉片角度固定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低；但高風(fēng)速時(shí)通過失速特性限制功率，效率較低，載荷波動(dòng)大，對(duì)材料強(qiáng)度要求高。變槳距風(fēng)力機(jī)：通過調(diào)節(jié)槳距角主動(dòng)控制功率，高風(fēng)速時(shí)效率更高，載荷更平穩(wěn)；但需變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)，成本及維護(hù)復(fù)雜度增加。4.解釋雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG）實(shí)現(xiàn)變速恒頻發(fā)電的原理。答：DFIG定子直接并網(wǎng)（50Hz），轉(zhuǎn)子通過變流器連接電網(wǎng)。當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)子電流頻率f_r=(n_s-n_r)×p/60（n_s為同步轉(zhuǎn)速，n_r為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，p為極對(duì)數(shù)）。變流器通過控制轉(zhuǎn)子電流的頻率、幅值和相位，使定子輸出頻率保持50Hz，從而實(shí)現(xiàn)變速恒頻發(fā)電。5.風(fēng)電場(chǎng)選址時(shí)需重點(diǎn)考慮哪些風(fēng)資源參數(shù)？答：（1）年平均風(fēng)速：直接影響發(fā)電量；（2）風(fēng)速頻率分布：Weibull分布參數(shù)c（尺度參數(shù)）和k（形狀參數(shù)），k越大風(fēng)速越集中；（3）湍流強(qiáng)度：影響機(jī)組疲勞載荷；（4）主導(dǎo)風(fēng)向：決定風(fēng)機(jī)排列方向；（5）極端風(fēng)速（如50年一遇最大風(fēng)速）：影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全；（6）風(fēng)切變指數(shù)：描述風(fēng)速隨高度變化的規(guī)律，影響塔架高度選擇。6.簡(jiǎn)述風(fēng)力機(jī)的主要載荷類型及其來(lái)源。答：（1）氣動(dòng)載荷：葉片承受的升力、阻力，由空氣流動(dòng)與葉片相互作用產(chǎn)生；（2）重力載荷：葉片、輪轂等部件的自身重量；（3）慣性載荷：風(fēng)輪加/減速時(shí)的動(dòng)態(tài)載荷；（4）機(jī)械載荷：齒輪箱、軸承等傳動(dòng)部件的接觸應(yīng)力；（5）環(huán)境載荷：結(jié)冰、雷擊、溫度變化引起的附加載荷。四、計(jì)算題（每題5分，共15分）1.某水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪直徑D=120m，空氣密度ρ=1.225kg/m3，當(dāng)風(fēng)速v=10m/s時(shí)，假設(shè)風(fēng)能利用系數(shù)C_p=0.4（達(dá)到貝茨極限的67%），求風(fēng)輪捕獲的氣動(dòng)功率P_a。（提示：P_a=0.5×ρ×π×(D/2)2×v3×C_p）解：風(fēng)輪掃風(fēng)面積A=π×(D/2)2=π×(60)2≈11309.73m2P_a=0.5×1.225×11309.73×103×0.4≈0.5×1.225×11309.73×1000×0.4≈0.5×1.225×4523892≈0.5×5541767.7≈2770883.85W≈2771kW答：風(fēng)輪捕獲的氣動(dòng)功率約為2771kW。2.某風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速n=12r/min，葉片長(zhǎng)度R=50m，求葉尖速比λ（假設(shè)風(fēng)速v=8m/s）。（提示：葉尖線速度u=2πRn/60）解：葉尖線速度u=2×π×50×12/60=2×π×50×0.2=20π≈62.83m/s葉尖速比λ=u/v=62.83/8≈7.85答：葉尖速比約為7.85。3.已知某風(fēng)機(jī)的額定功率P_r=3MW，額定風(fēng)速v_r=12m/s，假