2025年高职第一学年（新能源发电技术）风力发电系统设计基础试题.doc

2025年高职第一学年（新能源发电技术）风力发电系统设计基础试题

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第 I 卷（总共5题，每题4分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内）

1. 风力发电机组的核心部件是（ ）
A. 叶片 B. 齿轮箱 C. 发电机 D. 控制器
2. 以下哪种风向传感器常用于风力发电系统（ ）
A. 超声波风向传感器 B. 电阻式风向传感器 C. 光电式风向传感器 D. 压电式风向传感器
3. 风力发电系统中，将机械能转换为电能的部件是（ ）
A. 叶片 B. 齿轮箱 C. 发电机 D. 偏航系统
4. 为了提高风力发电机组的发电效率，通常会采用（ ）
A. 变桨距控制 B. 定桨距控制 C. 恒速控制 D. 以上都不对
5. 风力发电系统的防雷措施不包括（ ）
A. 安装避雷针 B. 接地系统 C. 浪涌保护器 D. 提高叶片转速

第 II 卷

一、填空题（总共5题，每题4分，请将答案填在横线上）

1. 风力发电机组主要由______、______、______、______和______等部分组成。
2. 风力发电系统的风能转换效率主要取决于______和______。
3. 叶片的设计参数包括______、______、______和______等。
4. 齿轮箱的作用是______和______。
5. 发电机的类型主要有______、______和______等。

二、简答题（总共2题，每题10分）

1. 简述风力发电系统的工作原理。
2. 说明变桨距控制和定桨距控制的优缺点。

三、分析题（总共1题，每题20分）

某风力发电场的一台风力发电机组出现功率波动较大的故障，请分析可能的原因并提出解决措施。

四、材料分析题（总共1题，每题20分）

材料：随着全球对清洁能源的需求不断增加，风力发电作为一种可持续的能源解决方案，得到了广泛的应用。然而，风力发电系统的设计和运行面临着诸多挑战，如风能的间歇性、设备的可靠性等。

问题：请结合材料，谈谈你对风力发电系统设计基础的理解，以及如何应对这些挑战。（150字到200字之间）

五、综合设计题（总共1题，每题20分）

设计一个小型风力发电系统，要求包括风力发电机组的选型、叶片设计、发电机选型、齿轮箱设计以及控制系统设计等方面，并说明设计思路和依据。（150字到200字之间）

答案：
第 I 卷：1. A 2. A 3. C 4. A 5. D
第 II 卷：
一、1. 叶片、齿轮箱、发电机、偏航系统、控制器 2. 风力机效率、发电机效率 3. 叶片长度、叶片宽度、叶片厚度、叶片翼型 4. 增速、改变转矩方向 5. 异步发电机、同步发电机、永磁发电机
二、1. 风力发电系统工作原理：风吹动叶片旋转，叶片带动主轴转动，主轴通过齿轮箱增速后驱动发电机发电，发出的电能经控制器处理后输送到电网。 2. 变桨距控制优点：能有效调节功率，提高发电效率，适应不同风速；缺点：结构复杂，成本高。定桨距控制优点：结构简单，成本低；缺点：在高风速时功率调节能力差。
三、功率波动大原因可能有：风速不稳定、叶片磨损、发电机故障、控制系统故障等。解决措施：安装风速预测装置，定期检查维护叶片，检修发电机，检查控制系统等。
四、风力发电系统设计基础需综合考虑多方面因素。应对挑战可通过优化设计提高风能转换效率，采用先进控制技术提高设备可靠性，利用储能装置解决风能间歇性问题，加强监测和维护及时发现并解决故障。
五、小型风力发电系统选型：选合适功率风力发电机组。叶片设计：根据当地风况确定尺寸和翼型。发电机选永磁发电机效率高。齿轮箱按转速比设计。控制系统采用智能控制算法。依据是满足当地用电需求，结合风资源特点，考虑成本和可靠性。