2014太阳能光伏发电技术试卷
一、单项选择题（本大题共12小题，每小题1分，共12分）
1. 在地球大气层之外，地球与太阳平均距离处，垂直于太阳光方向的单位面积上的辐射能基本上为一个常数。
这个辐射强度称为______。
A．大气质量 B. 太阳常数C．辐射强度 D.太阳光谱
2．太阳能光伏发电系统的最核心的器件是______。
A．控制器 B. 逆变器C．太阳电池 D.蓄电池
3．太阳能光伏发电系统中，______指在电网失电情况下，发电设备仍作为孤立电源对负载供电这一现象。
A．孤岛效应 B. 光伏效应C．充电效应 D.霍尔效应
4．在太阳电池外电路接上负载后，负载中便有电流过，该电流称为太阳电池的______。
A．短路电流 B. 开路电流C．工作电流 D.最大电流
5．地面用太阳电池标准测试条件为在温度为25℃下，大气质量为AM1.5的阳光光谱，辐射能量密度为_____W/m2。
A．1000 B. 1367 C．1353 D.1130
6．蓄电池放电时输出的电量与充电时输入的电量之比称为容量______。
A．输入效率 B. 填充因子C．工作电压 D.输出效率
7．蓄电池使用过程中，蓄电池放出的容量占其额定容量的百分比称为_____。
A．自放电率 B. 使用寿命C．放电速率 D.放电深度
8．在太阳能光伏发电系统中，太阳电池方阵所发出的电力如果要供交流负载使用的话，实现此功能的主要器件是______。
A．稳压器 B. 逆变器C．二极管 D.蓄电池
9．当日照条件达到一定程度时，由于日照的变化而引起较明显变化的是______。
A．开路电压 B. 工作电压C．短路电流 D.最佳倾角
10．太阳能光伏发电系统中，太阳电池组件表面被污物遮盖，会影响整个太阳电池方阵所发出的电力，从而产生______。
A．霍尔效应 B. 孤岛效应C．充电效应 D.热斑效应
11．当控制器对蓄电池进行充放电控制时，要求控制器具有输入充满断开和恢复接通的功能。
如对12V密封型铅酸蓄电池控制时，其恢复连接参考电压值为______。
A．13.2V B. 14.1V C．14.5V D.15.2V
12．太阳电池最大输出功率与太阳光入射功率的比值称为______。
A．填充因子 B.转换效率C．光谱响应 D.串联电阻
二、填空题（本大题共5小题，共10空，每空1分，共10分）
1．太阳能光伏发电系统中，没有与公用电网相连接的光伏系统称为
发电系统；与公共电网相连接的光伏系统称为___ ___太阳能光伏发电系统。
2．独立运行的光伏发电系统中，根据系统中用电负载的特点，可分为直流系统，__ ____系统，_ ____系统。
3．在足够能量的光照射太阳电池表面时，在P-N结内建电场的作用下，N区的___ ___向P区运动，P区的___ ___向N区运动。
4．在太阳电池电学性能参数中，其开路电压__ ____（填大于或小于）工作电压，工作电流___ ___（填大于或小于）短路电流。
5．根据光伏发电系统使用的要求，可将蓄电池串并联成蓄电池组，蓄电池组主要有三种运行方式，分别为__ _ ___、定期浮充制、__ ____。
三、简述题（本大题共4小题，每小题8分，32分）
1．太阳能光伏发电系统的运行方式有哪两种，选举其中一种运行方式列出其主要组成部件
2．太阳能光伏发电系统对蓄电池的基本要求有哪些？
3．太阳能光伏发电系统要求光伏控制器有哪些基本功能？
4.什么是SPWM？
四、综合题（本大题共46分）
1．（本题12分）请阐述单晶硅太阳能电池与多晶硅太阳能电池的差异。
2. （本题20分）兰州某地面卫星接收站为例，负载电压为12V，功率为25W，每天工作24h，最长连续阴雨天为15d，两最长连续阴雨天最短间隔天数为30d，太阳能电池
采用云南半导体器件厂生产的38D975×400型组件，组件标准功率为38W，工作电压17.1V，工作电流2.22A，蓄电池采用铅酸免维护蓄电池，浮充电压为（14±1）V。
其水平面太阳辐射数据参照表1，其水平面的年平均日辐射量为12110（kJ/m2），Kop值为0.885，最佳倾角为16.13°，计算太阳能电池方阵功率及蓄电池容量？
3.（本题14分）太阳能光伏发电系统的设计包括哪些方面？
2014太阳能光伏发电技术1答案
参考答案
一．选择题
1．B 2．C 3．A 4．C 5．A
6．D 7．D 8．B 9．C 10．D
11．A 12．B
二．填空题
1. 离网（或独立）、并网（或联网）（本题答案顺序位置不能换）
2．交流系统、交直流混合系统
3．空穴、电子（本题答案顺序位置不能换）
4．大于、小于（本题答案顺序位置不能换）
5．循环充放电制、连续浮充制
三．简答题
1.太阳能光伏发电系统可以分为独立光伏系统（或称离网型）和并网型光伏发电系统（或称联网型）。
其中独立光伏发电系统包括太阳电池方阵、控制器、蓄电池、防反充二极管、逆变器等组成。
2．太阳能光伏发电系统对蓄电池的基本要求：①自放电率低；②使用寿命长；③深放电能力强；④充电效率高；⑤少维护或免维护；⑥工作温度范围宽；⑦价格低廉。
3．光伏控制器应具有以下功能：
①防止蓄电池过充电和过放电，延长蓄电池寿命；
②防止电池板或光伏方阵、蓄电池极性接反；
③防止负载、控制器、逆变器和其他设备内部短路；
④具有防雷击引起的击穿保护；
⑤具有温度补偿的功能；
⑥显示光伏发电系统的各种工作状态，包括蓄电池(组)电压、负载状态、光伏方阵工作状态、辅助工作状态、辅助电源状态、环境温度状态、故障报警等。
4. 什么是SPWM？
SPWM是在PWM的基础上用正弦波来调制合成的具有正弦波规律变化的方波。
以正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波（Carrier wave），并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波（Modulation wave），当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。
SPWM的原理为在控制电路中调制，在主电路中输出。
在控制电路中，一个频率为fr幅值为Ur的参考正弦波Wsin（调制信号）加载于频率为fc幅值为Uc的三角波WΔ（载波）后，得到一个脉冲宽度变化的SPWM波Wspwm（已调制波），用已调制波的高低逻辑电平经分配与放大后去驱动逆变器的主开关元件，即可使逆变器输出与已调制波Wspwm相似的SPWM电压波形。
四．综合题
1. 1）.单晶硅和多晶硅都是单质硅的一种形态。
单晶硅即原子排列得非常整齐，晶格位向完全一致，且无任何缺陷存在。
多晶硅即由许多位向不同的晶格组成，且其内部还存在着多种晶体缺陷。
2）.多晶硅是制造单晶硅的原料。
3）.单晶是采取直拉法生产，直拉过程就是一个原子结构重组的过程。
而多晶多采用浇注法生产，就是直接把硅料倒入坩埚中融化定型。
4）.单晶硅片为方圆形，多晶硅为方形。
对太阳电池来讲，方形基片更合算，通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料。
5）.单晶硅电池具有电池转换效率高，稳定性好，但是成本较高；多晶硅电池成本低，但转换效率略低于单晶硅太阳能电池。
2. 回答：（1）蓄电池容量Bc Bc=A×QL×NL×To/CC=1.2×（25/12)×24×15×1/0.75 =1200Ah
(2)太阳能电池方阵率P 因为：Ns=UR/Uoc=（Uf＋UD＋UC）/Uoc=（14＋0.7＋）/17.1=0.92≈1Qp=Ioc×H×Kop×Cz=2.22×12110×（2.778/10000）×0.885×0.8≈
5.29AhBcb=A×QL×NL=1.2×(25/12)×24×15=900AhQL=(25/12)×24=50Ah
Np=（Bcb＋Nw×QL）/(Qp×Nw）=(900＋30×50)/(5.29×30)≈15
故太阳能电池方阵功率为：P=Po×Ns×Np=38×1×15=570W
（3）计算结果该地面卫星接收站需太阳能电池方阵功率为570W，蓄电池容量为1200Ah。
3.太阳能光伏发电系统的设计包括哪些方面？
太阳能光伏发电系统的设计分为软件设计和硬件设计。
且软件设计先于硬件设计。
软件设计包括：负载的功率和用电量的统计和计算，太阳能电池方阵面辐射量的计算，太阳能电池组件、蓄电池用量的计算和二者之间相互匹配的优化设计，太阳能电池方阵安装倾角的确定，系统运行情况的预测以及系统经济效益的分析等。
硬件设计包括：负载类型的确定和限制，太阳能电池组件和蓄电池的选型，太阳能电池方阵支架的设计，逆变器的选型和设计，以及控制、测量系统的选型和设计。
对于大型光伏发电系统，还要有方阵场的设计、防雷接地的设计、配电系统的设计以及辅助或备用电源的选型和设计。
