20XX年《太阳能光伏发电技术》期末试卷及答案
20XX级《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______。 1
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．光伏发电是利用太阳能电池组件将 电池组件(Solar Module)是利用半导体材料的电子学特性实现 的一种材
料，在广大的无电地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，也可以与区 域电网并网实现互补。
2．独立光伏发电系统由以下几部分构成：
3．填充因子：之比。
三、名词解释（本大题共2小题，共12分） 1. 双极硫酸盐化、H+抑制原理
2. 日照时间、日照时数、平均日照时数、峰值日照时数 四、简述题（本大题共4小题，每小题8分，32分） 1． 简述光生伏打效应。
2．为什么VRLA蓄电池在使用过程中不需加水维护？ 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. 简述准正弦波逆变器。
五、综合题（本大题共34分） 1．（本题16分）下图是并联型控制器电路图，叙述其工作原理。 2
2. （本题18分）设计太阳能路灯系统。济南地区，负载输入电压24V功耗34.5W，每天工作时数8.5h，保证连续阴雨天数7天。两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天。济南地区峰值日照时数约为3.424h。 3
20XX级《太阳能光伏发电技术》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. 太阳能 电能 P-V转换
2． 光伏阵列 光伏控制器 蓄电池组 逆变器 . 负载 3．
三、名词解释
1. 双极硫酸盐化：蓄电池放电过程将化学能转变为电能输出，负极失去电子被氧化为硫酸铅，正极得到电子还原为硫酸铅。由于两极活性物质均转化为PbSO4，所以常称为“双极硫酸盐化”理论 。
H+抑制原理：蓄电池在充电末期，负极产生的氢气通过改变负极合金配方，采用新的合金材料（如铅钙合金），使氢在这种材料上放电（得电子）的电位提高了。这样氢离子在阴极放电得到抑制，不易产生氢气了。这种阴极合金工艺称为H+抑制原理。 2. 日照时间: 是指太阳光在一天当中从日出到日落实际的照射时间。
日照时数时: 指在某个地点，一天当中太阳光达到一定副照度（一般以气象台测定的120W/m2为标准）时一直到小于此辐照度所经过的时间，日照时数小于日照时间。
平均日照时数: 是指某地的一年或若干年的日照时数总和的平均值。例如，某地20XX年到20XX年实际测量的年平均日照时数时2053.6h，日平均日照时数就是5.63h。 峰值日照时数: 是将当地的辐射量，折算成标准测试条件，（辐照度1000W/m2）下的时数。例如，某地某天的日照时间是8.5h，但不可能在这8.5h中太阳的辐照度都是1000 W/m2。而是从弱到强再从强到弱变化的。
例：若测得这天累计的太阳辐射量时3600 W/m2，则这天的峰值日照时数就是 3.6h。
四．简答题
1. 所谓光生伏打效应就是当物体受光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当两种不同材料所形成的结受到光辐照时，结上产生电动势。它的过程先是材料吸收光子的能量，产生数量相等的正﹑负电荷，随后这些电荷分别迁移到结的两侧，形成偶电层。光生伏打效应虽然不是瞬时产生的，但其响应时间是相当短的。
2．为什么VRLA蓄电池在使用过程中不需加水维护？ VRLA蓄电池在结构、材料上作了重要的改进，正极板采用铅钙合金或铅镉合金、低锑合金，负极板采用铅钙合金，隔板采用超细玻纤隔板，并使用紧装配和贫液设计工艺技术，整个VRLA蓄电池化学反应密封在塑料蓄电池壳内，出气孔上设有单向的安全阀。这种结构的蓄电池，在规定充电电压下进行充电时．正极析出的氧(02)可通过隔 4
板通道传送到负极板表面，还原为水( H20)，由于VRLA蓄电池采用负极板比正极多 出10%的容量，使氢气析出时电位提高，正极出现氧气先于负极出现氢气，氧气通过 隔板通道或顶部到达负极,负极被氧化成硫酸铅，经过充电又转变成海绵状铅. 这是
VRLA蓄电池特有的 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. 简述准正弦波逆变器。
逆变器根据波形主要分两类：一类是正弦波逆变器；另一类是方波逆变器。正弦 波逆变器输出的是同日常使用的电网一样甚至更好的正弦波交流电，因为它不存在电 网中的电磁污染。方波逆变器输出的则是质量较差的方波交流电，其正向最大值到负
向最大值几乎在同时产生，这样对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。同时其 负载能力差，仅为额定负载的40％～60％，不能带感性负载。如所带的负载过大，方 波电流中包含的三次谐波成分将使流人负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的 电源滤波电容。针对上述缺点，近年来出现了准正弦波(或称改良正弦波、修正正弦 波、模拟正弦波等)逆变器，其输出波形从正向最大值到负向最大值之间有一个时间 间隔，使用效果有所改善，但准正弦波的波形仍然是由折线组成，属于方波范畴，连 续性不好。总的来说，正弦波逆变器提供高质量的交流电，能够带动任何种类的负载， 但技术要求和成本均高。准正弦波逆变器可以满足大部分的用电需求，效率高，噪声 小，售价适中，因而成为市场中的主流产品。方波逆变器的制作采用简易的多谐振荡 器，其技术属于20世纪50年代的水平，将逐渐退出市场。
五．综合题
1. 并联型控制器：也叫旁路型控制器，它是利用并联在太阳能电池两端的机械或电子开关 器 件控制充电过程。一般用于小型、小功率系统。
S1是并联在太阳电池方阵的输出端，当蓄电池电压大于“充满切离电压”时，S1导通，同时二
极管D1截止，则太阳电池方阵的输出电流直接通过S1短路泄放，不再对蓄电池进行充电，从而
保证蓄电池不会出现过充电，起到“过充电保护”作用。
D1为防“反充电二极管”，只有当太阳电池方阵输出电压大于蓄电池电压时，D1才能导通，反之
D1截止，从而保证夜晚或阴雨天气时不会出现蓄电池向太阳电池方阵反向充电，起到“放反向充
电保护”作用。
开关器件S2为蓄电池放电开关，当负载电流大于额定电流出现过载或负载短路时，S2关断， 起到“输出过载保护”和“输出短路保护”作用。同时，当蓄电池电压小于“过放电压”时，S2 也关断，进行“过放电保护”。 5
D2为“防反接二极管”，当蓄电池极性接反时，D2导通使蓄电池通过D2短路放电，产生很大电流快速将保险丝BX烧断，起到“防蓄电池反接保护”作用。 检测控制电路随时对蓄电池电压进行检测，当电压大于“充满切离电压”时使S1导通进行“过充电保护”； 当电压小于“过放电压”时使S2关断进行“过放电保护”。
2. 设计要求：济南地区，负载输入电压24V功耗34.5W，每天工作时数8.5h，保证连续阴雨天数7天。两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天。
⑴ 济南地区近二十年年均辐射量107.7Kcal/cm2，经简单计算济南地区峰值日照时数约为3.424h； ⑵ 负载日耗电量 QF=(34.5/24) ×8.5 = 12.2Ah ⑶ 所需济南先锋太阳能组件的总充电电流I=1.05×12.2/(3.424×0.85）=4.4A 1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数，0.85为蓄电池充电效率。 ⑷ 太阳能组件的最少总功率数 P= 36×4.4 = 158.4W 选用峰值输出功率80W两块标准电池组件，可以保证LED路灯系统在一年大多数情况下的正常运行。
(5)蓄电池容量 C=12.2× (7+1)=97.6Ah
选用两组12V、100Ah的蓄电池就可以满足要求了。为了防止蓄电池过充和过放，蓄电池一般充电到90％左右；放电余留20％左右。 6