2025年大学本科二年级（新能源科学与工程）光伏系统设计测试题及答案.doc

2025年大学本科二年级（新能源科学与工程）光伏系统设计测试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 以下哪种材料不是常见的光伏电池材料？
A. 硅
B. 碲化镉
C. 铜铟镓硒
D. 铁

2. 光伏系统中，最大功率点跟踪（MPPT）的主要作用是？
A. 提高电池板的发电效率
B. 降低系统成本
C. 延长电池板寿命
D. 增强系统稳定性

3. 太阳能电池的开路电压与以下哪个因素关系最密切？
A. 光照强度
B. 温度
C. 电池材料
D. 电池面积

4. 光伏系统的逆变器效率通常指的是？
A. 直流输入功率与交流输出功率之比
B. 交流输出功率与直流输入功率之比
C. 最大功率点跟踪效率
D. 转换效率

5. 以下关于光伏组件串联的说法，正确的是？
A. 串联可增加输出电流
B. 串联可增加输出电压
C. 串联会降低发电效率
D. 串联对系统性能无影响

6. 光伏系统的接地电阻要求一般不大于？
A. 1Ω
B. 4Ω
C. 10Ω
D. 20Ω

7. 太阳能资源评估中，常用的指标不包括？
A. 年日照时数
B. 太阳辐射总量
C. 平均风速
D. 峰值日照时数

8. 在光伏系统设计中，考虑阴影对电池板的影响时，主要关注的是？
A. 阴影面积
B. 阴影形状
C. 阴影持续时间
D. 以上都是

9. 以下哪种光伏系统拓扑结构适用于大功率应用？
A. 单级式
B. 两级式
C. 多级式
D. 以上都可以

10. 光伏系统的监控与管理主要目的不包括？
A. 实时监测系统运行状态
B. 提高发电效率
C. 故障诊断与预警
D. 增加系统发电量

第II卷（非选择题 共70分）
11. （10分）简述光伏电池的工作原理。

12. （15分）在光伏系统设计中，如何进行光伏组件的选型？

13. （15分）分析光伏系统中逆变器的主要性能指标及其对系统的影响。

14. 材料：某地区计划建设一个分布式光伏电站，该地区年平均日照时数为2000小时，太阳辐射总量为5000MJ/m²。现有一块面积为10m²的屋顶可用于安装光伏组件。已知所选光伏组件的标称功率为300W，转换效率为18%。
（15分）计算该屋顶可安装的光伏组件数量，并估算该光伏电站的年发电量。

15. 材料：某光伏系统在运行过程中出现功率输出异常降低的情况。经过检查，发现部分光伏组件表面有灰尘覆盖，且逆变器的一个功率模块出现故障。
（15分）针对上述问题，提出相应的解决方案，并说明如何进行故障排查与修复。

答案：
1. D
2. A
3. B
4. B
5. B
6. B
7. C
8. D
9. C
10. D
11. 光伏电池是基于光生伏特效应工作的。当太阳光照射到半导体材料上时，光子能量被半导体吸收，使价带中的电子跃迁到导带，形成电子-空穴对。在电池的P-N结处，由于内建电场的作用，电子被拉向N区，空穴被拉向P区，从而在P-N结两侧形成电势差，即产生了电动势。当外部电路接通时，就会有电流流过，从而实现将光能转换为电能。
12. 光伏组件选型需考虑以下因素：首先是功率，要根据负载需求和安装面积确定合适的标称功率；其次是转换效率，越高则发电能力越强；再者是工作温度范围，适应本地气候条件；然后是尺寸和重量，便于安装且符合屋顶等安装环境要求；还要考虑电池类型，如单晶硅、多晶硅、薄膜等各有特点；最后是品牌和质量保证，确保长期稳定运行。
13. 逆变器主要性能指标包括转换效率、最大功率点跟踪精度、输出电压和频率精度、谐波含量等。转换效率直接影响系统发电效率，越高则损失越小。最大功率点跟踪精度确保电池始终工作在最大功率点附近，提高发电功率。输出电压和频率精度保证电能质量，满足负载要求。谐波含量过高会影响电网和负载正常运行。
14. 首先计算每平方米光伏组件的功率：300W÷10m² = 30W/m²。该地区太阳辐射总量为5000MJ/m²相当于5000×10^6J/m²，年平均日照时数为2000小时，1小时 = 3600秒，则年太阳辐射能总量为5000×10^6J/m²×2000×3600s = 3.6×10^16J。每平方米光伏组件年发电量估算：30W×2000h = 60000Wh = 60kWh。屋顶面积10m²，可安装组件数量：10m²÷10m² = 1块（这里按题目给定每块10m²计算，实际应按组件标准尺寸确定安装数量），年发电量约为60kWh×1 = 60kWh。
15. 解决方案：对于光伏组件表面灰尘覆盖，可采用定期人工清洁或安装自动清洁装置。对于逆变器功率模块故障，需更换故障模块，更换后进行测试确保正常工作。故障排查：检查光伏组件外观有无损坏、变色等，用专业仪器检测其输出功率。对于逆变器，查看故障指示灯，检测输入输出电压、电流等参数，分析故障代码。修复：若组件损坏严重则更换组件，逆变器模块故障按说明书更换并做好电气连接和绝缘处理，修复后进行全面测试确保系统正常运行。