新能源技术考试复习要点

名词解释（5小题，每题4分，共20分）标准煤：按煤的热当量值计算各种能源的计量单位。1kgce=7000kcal=29271kJ （1cal=4.1816J）。能量密度：指在一定的质量、空间或面积内，从某种能源实际所能得到的能量或功率。4）能源安全：能源安全也就是要满足国家生存与发展正常需求的能源供应稳定和使用安全。5）电力需求侧管理：指能源需求侧管理。对用户的能源系统进行综合管理，实现综合优化，使各种能源需求进行互补，使各个能源供应系统实现协同优化。6）能源弹性系数：能源消费的年增长率与国民经济年增长率之比。7）标准油：按石油的热当量值计算各种能源的计量单位。kgoe=10000kcal=41816kJ8）合同能源管理：合同能源管理是一种新型的市场化节能机制。其实质就是以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能业务方式。9）链式反应：铀核吸收一个中子后发生裂变，同时放出2-3个中子，这些中子又会轰击其他铀核，使其裂变产生更多中子，这样一代一代发展下去，形成一连串的裂变反应，这种连续不断的核裂变过程称为链式反应。10）储量:储量是指有经济价值的可开采的资源量或技术上可利用的资源量。可分为普查量、详查量、精查量。11）生物质能:生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。目前广泛使用的化石能源如煤、石油和天然气等，也是由生物质能转变而来的。问答题（6小题，共60分）简述可持续发展的概念及其要点？（10分）可持续发展是指既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力。就是指经济、社会、资源和环境保护协调发展，它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境。全球可持续发展有五大要点：能源开发，环境保护，发展援助，清洁水源，绿色贸易。一次能源、二次能源的定义及其种类？（10分）一次能源，在自然界中天然存在的，没有经过加工或者转换的能量，即可供直接利用的能源，如煤、石油、天然气、风能、水能等；二次能源，即由一次能源直接或间接转换而来的能源，如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等，它们使用方便，是高品质的能源。能源的评价指标及其意义？(10分)储量:作为能源一个必要的条件是储量要足够丰富。能量密度:如果能量密度很小，就很难用作主要能源。储能的可能性与供能的连续性:存储可能性是说当能源不用时可以存储起来，需用时能又能立即供给所需的能量。能源供能连续性是指我们要求它能按照需要的多少与快慢，连续不断的供应能量能源的地理分布:能源的地理分布和它们的利用有很大关系，例如我国的煤炭资源偏西北，水力资源偏西南，资源分布和地理位置及经济发达程度等等对能源的利用有很大的影响。开发费用和利用能源的设备费用:能源从勘探、开采到加工的投资以及利用能源所需建造的设备费用决定了其经济价值的大小。运输费用与损耗：运输费用与损耗影响能源利用所需的成本问题。能源的可再生性：在条件允许和经济可行的情况下，优先利用可再生能源。能源的品位：能够直接变成机械能和电能的能源，品位要比必须先经过热这个环节的能源高一些，转化效率高。在使用能源时，要适当安排好不同品位能源的合理利用。对环境的影响：在保障国民经济正常运行情况下，优先利用清洁能源，并且使用非清洁能源时应采取防止污染措施。简述四种热能存储的方法及其原理？(10分)显热储存：通过蓄热材料温度的升高达到蓄热目的；潜热储存：利用蓄热材料发生相变而储热；化学储存：利用某些物质在可逆化学反应中的吸热和放热过程来达到热能的储存和提取；地下含水层储存：含水层储冷：冬季将净化过的冷水用管井灌入含水层里储存，到夏季抽取使用，叫“冬灌夏用”。含水层储热：夏季将高温水或工厂余热水经净化后用管井灌入含水层里储存，到冬季时抽取使用，叫“夏灌冬用”。简述我国能源方面存在的主要问题及其解决对策。(10分)人均能源资源相对不足，资源质量较差，探明程度低；能源生产消费以煤为主；能源工业技术水平低下，劳动生产率较低；能源资源分布不均，交通运力不足，制约了能源工业发展；能源供需形势依然紧张；能耗水平高，能源利用率低下；农村能源问题日趋突出，影响越来越大；能源环境问题日趋严重，制约了社会经济发展；能源开发逐步西移，开发难度和费用增加；从能源安全角度考虑，面临严重挑战；能源建设周期长，投资超预算；能源价格未能反映其经济成本和能源资源的稀缺性。解决对策：努力改善能源结构；提高能源利用率；加速实施洁净煤技术；合理利用石油和天然气；加快电力发展速度；积极开发利用新能源；建立合理的农村能源结构，扭转农村严重缺能局面；改善城市民用能源结构，提高居民生活质量；重视能源的环境保护。简述地热发电系统的类型及其特点？（10分）地热发电系统主要有四种：地热蒸汽发电系统：利用地热蒸汽推动汽轮机运转，产生电能。本系统技术成熟、运行安全可靠，是地热发电的主要形式。双循环发电系统：它以低沸点有机物为工质，使工质在流动系统中从地热流体中获得热量，并产生有机质蒸汽，进而推动汽轮机旋转，带动发电机发电。全流发电系统：本系统将地热井口的全部流体，包括所有的蒸汽、热水、不凝气体及化学物质等，不经处理直接送进全流动力机械中膨胀做功，其后排放或收集到凝汽器中。干热岩发电系统：利用地下干热岩体发电的设想，是美国人莫顿和史密斯于1970年提出的。简述能源对人体健康的影响。（10分）化石燃料燃烧时排放的大量粉尘、SO2、H2S、NOx等除了污染环境外，还会严重影响人体健康。过量的SO会导致呼吸道疾病。原煤中均含有微量重金属元素，如氯、氟、砷、铅、2铬、汞等，这些元素在燃烧过程中会随烟尘和炉渣排出，从而对大气、水和土壤产生污染，并影响人体健康。砷：使人体细胞正常代谢发生障碍，导致细胞死亡。铅：影响神经系统，抑制血红蛋白的合成代谢。镉中毒：引起肾功能障碍。镍：制癌物质，某些铬化合物可能致肺癌。汞中毒：引起肾功能衰竭，并损害神经系统，汞是具有代表性的累积性污染物，且会在较小的剂量下导致对人体健康的损害。简述太阳能的优缺点以及我国太阳能资源分布的特点。（10分）优点：太阳能既是一次能源，又是可再生能源。太阳能资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素的影响不能维持常量。我国太阳能资源分布的主要特点有：a）太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°〜35°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；b）太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部；c）由于南方多数地区云雾雨多，在北纬30°〜40°地区，太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的增加而增长。以压水堆核电站为例，说明核电站具有哪些系统。（10分）核岛的核蒸汽供应系统；核岛的辅助系统；常规岛的系统。核蒸汽供应系统包括下述子系统：一回路主系统（包括压水堆、冷却剂泵、蒸汽发生器、稳压器和主管道等）；化学和容积控制系统（调节硼溶液的浓度，以控制堆的反应性）；余热排出系统（又称停堆冷却系统）；安全注射系统（又称紧急堆芯冷却系统）；控制、保护和检测系统。核岛辅助系统包括以下主要的子系统：设备冷却水系统；硼回收系统；反应堆的安全壳及喷淋系统；核燃料的装换料及贮存系统；安全壳及核辅助厂房通风和过滤系统；柴油发电机组—应急电源。常规岛系统与火电站的系统相似，它通常包括：二回路系统（蒸汽发电机系统）；循环冷却水系统；电气系统。简述我国开发煤层气的意义？（10分）减轻我国石油和天然气的供应压力；能有效地改善煤矿安全生产条件；将有效地保护大气环境。简述技术和工艺节能的途径？（10分）提高能量传递和转换设备的效率，减少转换次数和传递距离；按能量的品质合理使用能源，避免高品质能量降级使用；按系统工程的原理，使用能系统中的热能、电能、余压、余热全面综合利用，使能源利用最优化；大力开发研究节能新技术；因地制宜开发新能源，节约化石燃料。简述地热资源的类型及其特点？（10分）地质学上常把地热资源分为五种类型：热水型：这种地热能分布较广，约占已探明的热资源的10%；其温度范围也很广，从接近于室温到高达390℃。蒸汽型：这类地热能比较容易开发利用，但储量不多，仅占已探明的地热资源总量的0.5%左右。地压型：它的温度约为150〜260℃；其储量较大，约占已探明的地热资源的20%。地压型地热能的开发利用目前尚处于研究探索阶段。干热岩型：它的温度约为150〜650℃；其储量更大，约占已探明的地热资源总量的30%。熔岩型：其温度高达650〜1200℃。熔岩储存的热能比其他几种都多，约占已探明的地热资源总量的40%。不过在开采这种地热能时，需要在火山地区打几千米深的钻孔，所冒的风险很大，因此这种地热能目前尚未得到实际开发利用。简述产业结构和管理节能的措施？（10分）调整工业结构；合理布局工业；合理使用能源；多种能源互补和综合利用；进行企业改造、设备更新及工艺改革；改善企业的能源管理。论述题（20分）阐述新能源的概念，以及我国发展新能源的意义。（20）新能源：是相对于常规能源而言，新近才利用的能源或正在开发研究的能源，在目前使用的能源中所占的比例很小，但很有发展前途，今后将越来越重要。如核裂变、核聚变、太阳能、地热能、海洋能、风能等。我们通常称其为新能源（即非常规能源，有时亦称做替代能源、后续能源等）。意义：中国是世界能源生产和消费大国，但以煤为主的能源生产和消费结构不尽合理，煤炭比重太大，带来了巨大的环境压力。中国正处于经济高速发展时期，但在发展的同时也面临着很多问题，新能源作为一种“绿色”新技术，在减少环境污染，缓解环境压力的同时，也可以缓解我国的能源危机，充分体现了“科学发展”、“可持续发展”、“和谐发展”的发展理念，发展潜力巨大。什么是能源安全？如何维护和保障我国能源安全？（20）能源安全也就是要满足国家生存与发展正常需求的能源供应稳定和使用安全。包括：能源的供应的稳定性（经济安全性），主要涉及能源生产和能源运输领域；能源使用的安全，是指能源消费使用不应对人类自身的生存发展环境构成威胁，主要涉及能源消费和环境保护领域。为保障我国能源安全，要做到：外交要确保中国资源能源和运输通道安全。为多渠道、多方位地有效利用境外资源能源，确保中国资源能源和运输通道的安全服务。正确预测国家能源需求和能源生产能力。新能源技术考试复习题一填空题1二次能源是人们由_一次能源__转换成符合人们使用要求的能量形式。2一次能源，又叫做_自然能源_。它是自然界小以_天然_形态存在的能源，是直接来自自然界而末经人们加工转换的能源。3按照能源的生成方式可分为_一次能源__和_二次能源___。4我国的能源消耗仍以煤炭为主。5随着科学技术的发展和社会的观代化，在整个能源消费系统中，_二_次能源所占的比重将增大。6煤炭、心油、天然气、水能、太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能等都是__一_次能源；电能、汽油、柴油、焦炭、煤气、蒸汽、氢能等都是_二_次能源。7_能源___是国民经济发展和人民生话所必需的重要物质基础。8能源在现代工业生产中占有重要地位。从技术上来说，现代工业生产有3项不可缺少的物质条件：一是_原料和材料_，二是能源_，三是_机器设备_。9一切在气流中能产生旋转或摆动的机械运动都是风能转换的形式，可用于这类机械转换的系统就叫风能转换系统_。10风产生的根本原因是_大气压差_。11从能量转换的角度来看．风力发电机组包括两大部分；一部分是风力机，由它将_风能___转换为_机械能_；另一部分是发电机，由它将机械能_转换为_电能__。12生物能源的优点首先在于其_经济性 。典型的大型风力发电机组通常主要由_叶轮、传动系统、发电机调向机构及控制系统等几大部分组成。目前能为人类开发利用的地热能源，主要是_地热蒸汽_和__地热水_两大类资源，人类对这两类资源已有较多的应用。15所谓地热能，简单地说．就是来自地下的热能_。16地热能的利用可分为_直接利用_和_简介利用__两大方面。17潮汐能是指海水涨潮和落潮形成的水的_动能_和_势能__。18通常，我们把地热资源根据其在地下热储中存在的个同形式，分为__蒸汽型、热水型、地压型、干热岩到资源和岩浆型资源等几类。19_波浪能_是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。20生物质能的利用主要有直接燃烧，热化学转换，生物化学转换三种途径。21_生物质能_作为与太阳能、风能并列的可再生能源之一，受到国际上广泛的重视。22海洋能是指蕴藏在海洋中的_可再生能源__。23目前太阳能热发电技术采用的蓄热方式有：促热蓄热、潜热蓄热、化学储能三种。24煤炭、石油、天然气、水能和核裂变能等是__常规__能源；大阳能、风能、地热能、海洋能及核聚变能等是新_能源。25核电站是利用_核裂变_反应产生的能量来发电的。26塔式太阳能热发电站整个系统由4部分构成：聚光装置、集热装置、蓄热装置、汽轮发电装置27从根本上说，生物质能来源于_太阳能_，是取之不尽的可再生能源和最有希望的“绿色能源”。28风力发电机组是实现由_风能__到__电能__转换的关键设备。29太阳能发电的方式主要有通过热过程的“_太阳能热发电_”和不通过热过程的“光伏发电”、“光化学发电”及“光生物发电”等。30按能源的利用角度，即可否被广泛利用，可将能源分为非常规能源和常规能源。(1)太阳能(2)风能(3)水流能(4)电能 (5)氢能源 (6)核能(7)草木燃料(8)煤(9)波浪能(10)汽油 (11)天然气 (12)酒精在以上能源中，属一次能源的有(8)、(11)、(3)、(1)、(2)、(7)、(9) ，属二次能源的有 (4)、(10)、(5)； ；属可再生能源的有(1)、(2)、(7) ，是非再生能源有 (6)、(8) 、(10)、(11) ；属于非常规能源的有 (1)、(2)、(3) ，是常规能源的有 (8)、(11)、(3) 。二简答题1什么叫做能源？1答：我们把能量的来源称为能源，它是能够为人类提供某种形式能量的白然资源及其转化物。换言之，自然界在——定条件下能够提供机械能、热能、电能、化学能等共种形式能量的自然资源叫做能源。2何为生物质？答：所谓生物质，就是所有来源于植物、动物和微生物的除矿物燃料外的可再生的物质。3何为地热能？答：所谓地热能，简单地说．就是来自地下的热能，即地球内部的热能。4地热资源定义答：地热资源是开发利用地热能的物质基础。地热资源是指在当的技术经济和地质外境条件下，地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中的热能量和热流体中的热能量及其有用的伴生成分。5说明风力发电机组的系统组成。答：风力发电系统是将风能转换为电能的机械、电气及共控制设备的组合，通常包括风轮、发电机、变速器（小、微容量及特殊类型的也有不包括变速器的）及有关控制器和储能装置。6何为燃料电池？答：燃料电池发电不同于传统的火力发电，其燃料不经过燃烧，没有复杂的从燃料化学能转化为热能，再转化为机械能，最终转化成电能的过程，而是直接将燃料（天然气、煤制气、石油等）中的氢气借助于电解质与空气中的氧气发生化学反应．在生成水的同时进行发电，因此其实质是化学能发电。燃料电池发电被称为是继火力发电、水力发电、原子能发电之后的第4大发电方式。7何为太阳能热发电技术？答：将吸收的太阳辐射热能转换成电能的发电技术称太阳能热发电技术，它包括两大类型；一类是利用太阳热能直接发电，如半导体或金属材料的温差发电、真空器件中的热电子和热离子发电以及碱金局热电转换和磁流体发电等。另一类是将太阳热能通过热机带动发电机发电，其基本组成与常规发电设备类似，只不过其热能是从太阳能转换而来。8什么叫做可再生能源？什么叫做不可再生能源？答：所谓可再本能源，就是不会随着它本身的转化或人类的利用而日益减少的能源，具有自然的恢复能力。如太阳能、风能、水能、个物质能、海洋能以及地热能等，都是可再生能源。而化石燃料和核燃料则不然，它们经过亿万年形成而在短期内无法恢复冉少，随着人类的利用而越来越少。我们把这些随着人类的利用而逐渐减少的能源称为非再牛能源。9生物质能的开发和利用方式。答：直接燃烧方式：分为炉灶燃烧、锅炉燃烧、垃圾燃烧和固型燃料燃烧等物化转换方式：主要包括干馏技术、生物质气化技术及热裂解技术等生化转化方式：利用生物化学过程将生物质原料转变为优质气态或液态燃料：主要包括厌氧消化技术和酶技术植物油技术：采用机械压榨或化学提取等工艺从生物质中直接取生物柴油合成新化学产品：提供丰富的化学化工产品10生物质能发电的特点10答：（1）生物质能发电的关键是生物质能的转化技术；（2）利用当地生物资源发电的源料必须有足够数量的储存；（3）所用发电设备的装机容量一般较小，且多为独立运行方式；（4）就地发电、就地利用，不需外运燃料和远距离输电，适用于居住分散、人口稀少、用电负荷较小的农牧业区及山区；（5）生物质能发电所用能源为可再生能源，污染小、清洁卫生，有利于环境保护。11发展新能源与可再生能源的重大战略意义。答：（1）新能源与可再生能源是人类社会未来能源的基石，是目前大旦燃用的化石能源的替代能源。（2）新能源与可再生能源清洁干净、污染物排放很少，是与人类赖以生存的地球的生态环境相协调的清洁能源。（3）新能源与可再生能源是不发达国家20多亿无电、缺能人口和特殊用途解决供电用能问题的现实能源。12为了使燃料电池尽可能获取电力，可以采取哪些措施？答：为了使燃料电池尽可能获取电力，可以采取以下促进方法：①提高温度与燃料气的压力;②为提高催化作用，应用白金与锦；③扩大燃料、空气与电极、电解质的接触面积；O4电极中的细小毛扎应使氢、氧、水（水蒸气）易于流动。13说明燃料电池发电原理。答：在能量水平高的氢与氧结合产生水时，首先氢气放出电子，具有正电荷；同时，氧气从氢气中得到电子，只有负电荷，两者结合成为命件的水。在氢与氧进行化学反应中，发土电子的移动，把电子的移动取出，加到外部连接的负载上面，这种结构即为燃料电池。14说明地热发电原理。答：地热发电是利用地厂热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。地热发电和火力发电的基本原理是一样的，都是将蒸汽的热能经过汽轮机转变为机械能，然后带动发电机发电。所不同的是，地热发电不像火力发电那样要备有庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地热能，地热发电的过程，就是把地热能首先转变为机械能，然后再把机械能转变为电能的过程。15说明潮汐发电的原理答：潮汐发电，就是利用海水涨落及其所造成的水位差来推动水轮机，再由水轮机带动发电机来发电。其发电的原理与一般的水力发电差别不大。不过．一般的水力发电的水流方向是单向的，而潮汐发电则不同c从能量转换的角度来说，潮汐发电首先是把潮汐的动能和位能通过水轮机变成机械能，然后再由水轮机带动发电机，把机械能转变为电能。16说明潮汐发电的形式。潮汐发电可按能量形式的不同分为两种：一种是利用潮汐的动能发电，就是利用涨落潮水的流速直接去冲击水轮机发电；一种是利用潮汐的势能发电，就是在海湾或河口修筑拦潮大坝，利用坝内外涨、落潮时的水位差来发电。17说明太阳能光伏发电的主要优点及缺点。答：太阳能光伏发电的主要优点:(1)结构简单．体积小且轻。(2)易安装，易运输，建设周期短。(3)容易启动，维护简单，随时使用，保证供应。(4)清洁，安全，元噪声(5)可靠件高，寿命长。(6)太阳能无处不有，应用范围广。(7)降价速度快，能量偿还时间有可能缩短。太阳能光伏发电的主要缺点:(1)能量分散，占地面积大。 (2)间歇性大。(3)地域性强。18通常把生物质能资源划分为几大类别？答：(1)农作物类。包括产生淀粉可发酵生产酒精的薯类、玉米、甘蔗、甜菜、果实等。(2)林作物类。包括白杨、悬铃木、赤杨等速生林种，草木类及森林工业产生的废弃物。(3)水生藻类。包括海洋生的马尾藻、巨藻、海带等；淡水生的布带草等；微藻类的螺旋藻、小球藻等，以及蓝藻、绿藻等。(4)可以提炼石油的植物类*包括橡胶树、蓝珊瑚、(5)农作物废弃物(如桔秆、谷壳等)、林业废弃物(如枝叶、树皮等)、畜牧业废弃物（如骨头、皮毛等）及城市垃圾等。（6）光合成微生物。如硫细菌、非硫细菌等。新能源技术复习提纲2012-2013学年第2学期第一章：何为一次能源？何为二次能源？一次能源又叫自然能源，是自然界中以天然形态存在的能源，是直接来自自然界而未经人们加工转换的能源。二次能源是人们由一次能源转换成符合人们使用要求的能量形式何为可再生能源？何为绿色能源（狭义和广义）？可再生能源是不会随着它本身的转化或人类的利用而日益减少的能源，具有自然的恢复能力。狭义的绿色能源是指可再生能源，如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能。这些能源消耗之后可以恢复补充，很少产生污染。 广义的绿色能源则包括在能源的生产、及其消费过程中，对生态环境尽可能低污染或无污染的能源第二章：1.太阳能的特点a永恒、巨大b广泛性、分散性c随机性、间歇性d清洁性2.利用太阳能发电的几种方式光直接发电：光伏发电，光偶极子发电光间接发电：光热动力发电，光热离子发电，热光伏发电,光热温差发电,光化学发电,光生物发电（叶绿素电池）,（太阳热气流发电）3.何为本征半导体及本征吸收？绝对纯的且没有缺陷的半导体称为本征半导体；由电子在能带间跃迁由价带到导带而形成导电的自由电子和空穴的吸收过程4.何为高掺杂效应？硅中杂质浓度高于 称为高掺杂，由于高掺杂而引起的禁带收缩、杂质不能全部电离和少子寿命下降等等现象统称为高掺杂效应5.提高硅太阳能电池效率的方法有哪些？1）紫光电池2）绒面电池3）背表面的光子反射层4）优质减反射膜的选择5）退火和吸杂6）正面高低结太阳电池7）理想化的硅太阳电池模型6.扩散制结有哪几种方式？1）热扩散法2）离子注入法3）外延法4）激光法及高频电注入法7.光生伏打效应的产生过程是怎样的？将两片金属浸入溶液构成的伏打电池，当受到阳光照射会产生额外的伏打电动势。 8.独立光伏发电系统的组成部分有哪些？并网光伏系统主要是由哪几部分组成？由太阳能电池方阵、防反充二极管、控制器、逆变器、蓄电池组以及支架和输配电设备等部分构成。并网光伏系统主要由太阳能电池方阵和并网逆变器组成。第三章：.太阳能热发电技术的发展历史.典型太阳能热发电系统由哪几大部分组成？聚光集热子系统、蓄热子系统、辅助能源子系统、汽轮发电子系统3.目前可采用的蓄热方式有哪些？显热蓄热、潜热蓄热、化学储能4.塔式、槽式及盘式太阳能热发电系统的组成和各自的特点塔式聚光装置，集热装置，蓄热装置和汽轮发电装置槽式 聚光集热装置，辅助能源装置，蓄热装置，汽轮发电装置盘式旋转抛物面反射镜，接收器，跟踪装置5.太阳池的原理是怎样的？1）池上部有较轻的新鲜水，底部为较重的盐水，形成盐度梯度2）中间有一定厚度的非对流层，起隔热层作用3）可见光和紫外光被池底吸收4）太阳池形成温度梯度，盐浓度梯度没有被打破5）底部的热水可以用来工业加热和发电6）一般太阳池依托天然湖建立6.太阳能热气流发电的基本原理利用地面空气集热器产生的热空气，从吸风口进入烟囱，形成热气流，驱动安装在烟囱内的风轮带动发电机发电第四章.风是怎样产生的？风有哪些特性？如何表示风能？风是由于空气流动产生的；风具有随机性、风速一般随着高度增加而增加、风随季节、日夜和地理特点变化；风能：空气运动产生的动能，单位时间流过面积S的空气的动能E=mV2/2=SV3/2.贝茨理论的推导。.风力机的特征系数有哪些？风能利用系数Cp、叶尖速比、扭矩系数CM与推力系数CF、实度：风轮叶片面积与风轮扫风面积之比、装置的总效率、工作风速与功率的关系4.风力发电的原理？5.风力机的种类根据收集风能的结构形式及在空间的布置：水平轴式（为主占98%以上），垂直轴式从塔架位置上：上风式，下风式（为主）按桨叶数量：单叶片，双叶片（高速风力机采用），三叶片（为主），多叶片6.风力发电独立运行方式中的储能系统有哪些？蓄电池储能，抽水蓄能，压缩空气储能，飞轮储能，电解水制氢储能7.风力发电厂的风力发电机组排布的应遵守哪些原则？充分利用风能，减少机组之间影响一般机组排间距为叶轮直径的8－10倍第五章1.生物质资源的类别有哪些？农作物类、林作物类、水生藻类、可以提炼石油的植物类、农作物废弃物、光合微生物2.生物质转化的能源形式有哪些？直接燃料、绿色“石油燃料”——酒精、甲醇、沼气、垃圾燃烧供能、生物质气化生产可燃气体及热裂解产品——可燃性气体、生物油、炭等。3.生物质的转化技术有哪些？生物质气化技术、沼气的制作－生物质化学厌氧消化技术、生物质能源的“生物转化”技术：能高效产生能源的生物的培育技术4.生物质能发电技术有哪些？甲醇发电站、生物质燃气（木煤气）发电技术、城市垃圾发电技术、沼气发电技术。第六章1.在地壳中，地热可分为哪几个带？其各自特点怎样？可变温度带:受太阳照射影响，一般15-20m，资源少，常温带:温度变化幅度基本为0，一般20-30m增温带:在常温带以下，随深度增加温度增加，形成地温梯度，也叫地热增温率2.地热资源有哪几种形式？蒸汽型资源、热水型资源、地压型资源、干热岩型资源、岩浆型资源3.地热发电的原理是怎样的？将蒸汽的热能经过汽轮机转变为机械能，然后带动发电机发电4.利用地下蒸汽和地下热水进行发电的方式分别有哪些？各自的特点如何？第七章海洋能蕴含哪些能量？海洋能的特点有哪些？潮汐能、波浪能、海流能、海水能温差能、海水盐差能特点：1）能量蕴藏量大，可再生2）能量密度低3）稳定性比其他自然能源好4）发生在广阔无垠的海洋环境中从涨落的周期看，潮汐有哪几种类型？半日潮、全日潮、混合潮潮汐发电的原理？潮汐能发电的形式有哪几种？利用海水涨落及其所造成的水位差来推动水轮机，在由水轮机带动发电机来发电；潮汐的动能发电、势能发电潮汐能电站的型式有哪几种？单库单向式、单库双向式、双库单向式、发电结合抽水蓄能式潮汐能电站主要由哪几部分组成？潮汐电站的水轮发电机组的基本结构型式有哪些？拦水堤坝、水闸、发电厂；竖轴式、卧轴式、贯流式6.潮汐能发电的优缺点有哪些？优：1）能量可再生2）供电稳定可靠3）清洁干净，无环境污染4）运行费用低5）建站时没有淹地、移民问题6）除发电外，还可以进行围垦农田、水产养殖、蓄水灌溉等，收到综合利用效益；缺：1）单位投资大、造价较高2）水头低、机组耗钢多3）发电具有间断性4）工程技术上尚存在问题第八章1.何为燃料电池？直接将燃料中的氢气借助于电解质与空气中的氧气发生化学反应，在生成水的同时进行发电2.为了使燃料电池尽可能获取电力，可以采取哪些措施？1）提高温度与燃料气的压力2）提高催化作用，应用白金与镍3）扩大燃料、空气与电极、电解质的接触面积4）电极中的细小毛孔应使氢、氧、水（水蒸气）易于流动3.燃料电池有哪些特征？1）不受卡诺循环的限制，可得到很高的发电效率2）污染极少，是保护环境的绿色能源3）资源广泛4）噪声很小5）可以用积木的方法组成各种不同规格、功率的电池6）不需要大量的冷却水一、填空一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源。二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品。终端能源是指供给社会生产、非生产和生活中直接用于消费的各种能源。典型的光伏发电系统由光伏阵列、蓄电池组、控制器、电力电子变换器和负载等组成。光伏发电系统按电力系统终端供电模式分为独立和并网光伏发电系统。风力发电系统是将风能转换为电能，由机械、电气和控制3大系统组合构成。并网运行风力发电系统有恒速恒频和变速恒频两种运行方式。风力机又称为风轮，主要有水平轴和垂直轴风力机。风力同步发电机组并网方法有自动准同步并网和自同步并网。风力异步发电机组并网方法有直接并网、降压并网和晶闸管软并网。风力发电的经济型指标主要有单位千瓦造价、单位千瓦时投资成本、财务内部收益率和财务净现值、投资回收期及投资源利用率。太阳的主要组成气体为氢（约80%）和氦（约19%）。太阳的结构从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区、太阳大气。太阳能的转换与应用包括了太能能的太阳能的采集、转换、储存、传输和应用。光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电系统主要由太阳电池组件；充放电控制器、逆变器；蓄电池、蓄能元件及辅助发电设备3大部分组成。太阳电池主要有单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、碲化镉太阳电池、铜铟硒太阳电池5种类型。生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。天然气是指地层内自然存在的以碳氢化合物为主体的可燃性气体。燃气轮机装置主要由燃烧室、压气机、轮机装置3部分组成。自然界中的水体在流动过程中产生的能量，称为水能，它包括位能、压能、动能3种形式。22.水能的大小取决于两个因素：河流中水的流量和水从多高的地方留下来。简答题简述能源的分类？答：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水力、核能、电能、太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能、核聚变能。还可以分为：一次能源、二次能源、终端能源，可再生能源、非可再生能源，新能源、常规能源，商品能源、非商品能源。什么是二次能源答：二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品。简述新能源及主要特征。答：新能源是指技术上可行，经济上合理，环境和社会可以接受，能确保供应和替代常规化石能源的可持续发展能源体系。新能源的关键是准对传统能源利用方式的先进性和替代性。广义化的新能源体系主要包涵两个方面：1、新能源体系包括可再生能源和地热能，氢能，核能；2、新能源利用技术，包括高效利用能源，资源综合利用，替代能源，节能。简述分布式能源及主要特征。答：分布式能源定义为：发电系统能够在消费地点或很近的地方发电，并具有：①高效的利用发电产生的废能生产热和电；②现场端的可再生能源系统；③包括利用现场废气、废热以及多余压差来发电的能源循环利用系统。特征：高效性；环保性；能源利用的多样性；调峰作用；安全性和可靠性；减少国家输配电投资；解决边远地区供电。简述风产生的原理。答风是地球上的一种自然现象，是太阳能的一种转换形式，它由太阳辐射热和地球自转、公转和地表差异等原因引起的，大气是这种能源转换的媒介。地球表面被大气层所包围，当太阳辐射能穿越地球大气层照射到地球表面时，太阳将地表的空气加温，空气受热膨胀后变轻上升，热空气上升冷空气横向切入，由于地球表面各处受热不同，使大气产生温差形成气压梯度，从而引起大气的对流运动，风是大气对流运动的表现形式。简述风力发电机组的分类。答：从风轮轴的安装形式上：水平轴发电机组、垂直轴发电机组；按风力发电机的功率：微型、小型、中性、大型；按运行方式：独立运行、并网运行。简述变速恒频风力发电系统的控制策略。答：变速恒频风力发电系统的基本控制策略一般确定为：①低于额定风速时，跟踪最大风能利用系数，以获得最大能量；②高于额定风速时，跟踪最大功率，并保持输出功率稳定。影响风力发电场发电量的因素主要有哪些？答：影响发电量的因素主要有：①风电场的风能资源，包括风力机轮毂点的年平均风速、风速频率分布、主风向是否明显、空气密度等；②风电场风力发电机的排列应合理，应充分利用场地，减少风力机之间的影响，使整个风电场的发电量达到最优；③发电机的选型，应根据风资源情况选择合适类型的风力发电机；④风力发电场的运行管理水平。简述光伏发电系统的孤岛效应。答：当分散的电源如光伏发电系统从原有的电网中断开后，虽然输电线路已经断开，但逆变器仍在运行，逆变器失去了并网赖以参考的公共电网电压，这种情况称之为孤岛效应。简述光伏发电系统的最大功率点跟踪控制。答：最大功率点跟踪控制（MPPT）是实时检测光伏阵列的输出功率，采用一定的控制算法预测当前工作状态下光伏阵列可能的最大功率输出，通过改变当前的阻抗来满足最大功率输出的要求，使光伏系统可以运行于最佳工作状态。生物质能通常包括哪六个方面？答：1、木材及森林废弃物；2、农作物及其废弃物；3、水生植物；4、油料植物；5、城市和工业有机废弃物；6、动物粪便。利用生物质能主要有哪几种方法？答：1、直接燃烧方式；2、物化转换方式；3、生化转换方式；4、植物油利用方式。简述我国发展和利用生物质能源的意义。答：1、拓宽农业服务领域、增加农民收入；2、缓解我国能源短缺、保证能源安全；3、治理有机废弃物污染、保护生态环境；4、广泛应用生物技术、发展基因工程。简述我国生物质能应用技术主要哪几个方面发展？答：1、高校直接燃烧技术和设备；2、薪材集约化综合开发利用；3、生物质能的液化、气化等新技术开发利用；4、城市生活垃圾的开发利用；5、能源植物的开发。简述燃气轮机的工作原理。答：压气机将空气压缩后送入燃烧室，再跟燃料混合后燃烧，产生大量的高温高压气体，高温高压燃气被送入封闭的轮机装置内，并膨胀，推动叶片使机轴转动。小型燃气轮机发电的主要形式有哪几种？答：1、简单循环发电；2、前置循环热电联产或发电；3、联合循环发电或热电联产；4、整体化循环；5、核燃联合循环；6、燃机辅助循环；7、燃起烟气联合循环；8、燃气热泵联合循环；9、燃料电池—一燃气轮机联合循环。我国水力资源有哪些特点？答：1、水力资源总量较多，但开发利用率低；2、水力资源地区分布不均，与经济发展不匹配；3、大多数河流年内、年际径流分布不均；4、水力资源主要集中于大江大河，有利于集中开发和规模外送。典型的水电站主要由哪几部分组成？答：水工建筑物；水轮发电机组；厂房；变电所；输电线。1、分析双馈异步发电机变速恒频风力发电系统的工作原理。答：工作原理可概括：发电机的定子直接连接在电网上，转子绕组通过集电环经AC-AC或AC-DC-AC变频器与电网相连，通过控制转子电流的频率、幅值、相位和相序实现变速恒频控制。为了实现变速，当风速变化时，通过转速反馈系统控制发电机的电磁转矩。使发电机转子转速跟踪风速的变化，以获得最大风能。为实现恒频输出，当转子的转速为n时，因定子电流的频率f1=pn/60±f2，由变频器控制转子电流的频率f2,以维持f1恒定。当发电机转子转速低于同步速时，发电机运行在亚同步状态，此时定子向电网供电，同时电网通过变频器向向转子供电，提供交流励磁电流；当发电机转子转速高于同步速时，发电机运行在超同步状态，定，转子同时向电网供电；当转子转速等于同步转速时，发电机运行在同步状态，f2=0，变频器向转子提供直流励磁，定子向电网供电，相当于一台同步发电机。2、从广义化概念讲，新能源利用主要包括哪3个方面的内容？答：1）综合利用能源。以提高能源利用效率和技能为目标，加快转变经济增长方式。2）替代能源。以发展煤炭洁净燃烧技术和煤制油产业为目标，降低对石油进口的依赖。3）新能源转换。大力发展以可再生能源为主的新能源利用体系，调整、优化能源结构。分析笼型异步发电机变速恒频风力发电系统的工作原理。答：其定子绕组通过AC—DC—AC变频器与电网相连，变速恒频策略在定子电路中实现。当风速变化时，发电机的转子转速和发电机发出的电能的频率随着风速的变化而变化，通过定子绕组和电网之间的变频器将频率变化的电能转换为与电网频率相同的电能。分析同步发电机的变速恒频风力发电系统的工作原理。（图3-44）、答：为了解决风力发电机中的转子转速和电网频率之间的刚性耦合问题，在同步发电机和电网之间加入AC—DC—AC变频器，可以使风力发电机工作在不同的转速下，省去调速装置。而且可通过控制变频器中的电流或转子中的励磁电流来控制电磁转矩，以实现对风力机转速的控制，减小传动系统的应力，使之达到最佳运行状态。其中Pw为风力机的输入功率；Pa为发电机的输入功率；If为励磁电流。分析无刷双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统的工作原理。答：磁场调制型无刷双馈异步发电机的定子中的功率绕组直接与电网相连，控制绕组通过变频器与电网相连。图中P*和Q*分别为有功功率和无功功率的给定值；功率控制器根据功率给定与反馈值及频率检测信号按一定的控制规则输出频率和电流的控制信号。无刷双馈发电机的转子的转速随风速的变化而变化，以保证系统运行在最佳工况下，提高风能转化的效率。当发电机的转速变化时，由变频器来改变控制绕组的频率，以使发电机的输出频率与电网一致。试分析大功率点跟踪控制（MPPT）的控制算法中扰动观察法的寻优过程，画出其控制流程。答：根据光伏阵列工作时不间断地检测电压扰动量，即根据输出电压的脉动增量（土4U）的输出规律，测得阵列当前的输出功率Pd，而被储存的前一时刻输出功率被记忆为 Pj，若Pd>Pj，则U=U+△山若Pd<Pj，则U=U-△Uo试分析大功率点跟踪控制（MPPT）的控制算法中增量电导法的实现过程。答：由光伏阵列的P-U曲线可知，当输出功率P为最大时，即Pmax处的斜率为零，可得，整理可得，即为光伏阵列达到最大功率点的条件，即当输出电压的变化率等于输出瞬态电导的负值时，光伏阵列即工作于最大功率点。增量电导法就是通过比较光伏阵列的电导增量和瞬间电导来改变控制信号，需要对光伏阵列的电压和电流进行采样。Un,In为检测到光伏阵列当前电压、电流值，Ub,Ib为上一控制周期的采样值。程序读进新值后先计算其与旧值之差，在判断电压差是否为零；若不为零，在判断式是否成立，若成立则表示功率曲线率为零，达到最大功率点；若电导变化量大于负电导值，则表示功率曲线斜率为正，Ur值将增加；反之Ur将减少。再来讨论电压差值为零的情况，这时可以暂不处理Ur，进行下一个周期的检测，直到检测到电压差值不为零。下图（图5-4）所示为沼气内燃机发电系统的典型工艺流程，试分析此工艺流程。答：构成沼气发电系统的主要设备有沼气发电机组、消化池粗气罐、供气泵、沼气锅炉、发电机和热回收装置。沼气经脱硫器由