可再生能源考试题汇总.pdf

1、 什么是含能体能源，什么是过程性能源？ 含能体 :比较集中而又较易转化的含能物质 能量过程是指物质在运动或转化过程中产生的能量 含能体能源（燃料能源）可直接存储，分矿物燃料（煤炭、石油、天然气），生物燃料（薪 柴、沼气、有机废物等），化工燃料（甲醇、究竟、丙烷以及可燃原料铝、镁等），核燃料 （铀、钍、氘等）等； 过程性能源（非燃料能源），不可直接存储，多数具有机械能，有的含有热能，有的含有光 能等。如风能、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆发、雷电、电磁能和一般热能等。 2、 什么是一次能源，什么是二次能源？ 一次能源：自然界以自然形态存在的、可以利用的能源，其中有些可以直接利用， 但通常需要经过适当加工转换后才能利用 二次能源：由一次能源加工转换后的能源称为二次能源 一次能源（天然能源）：以现成的形式存在于自然界中（没有经历任何转换过程）的能源， 如煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能等； 二次能源（人工能源）：需要依靠其他能源来制取、转换或产生的能源，如电、蒸汽、焦 炭、煤气、氢能等，它们使用方便，易于利用，是高品质的能源。 3、 根据能源来源分类，第一类、第二类、第三类能源分 别是什么含义？ 第一类是来自地球以外的天体的能源 第二类是来自地球内部的能源 第三类是来自地球和其他天体的作用产生的能量 第一类能源：来自于地球外天体，如宇宙射线及太阳能，以及由太阳引起的水能、风能、波 浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用等； 第二类能源：来自于地球内部，如核能、地热能、火山能、地震能等； 第三类能源：来自于地球和其他天体的相互作用，如因太阳和月亮引力作用产生的潮汐能。 4、 什么是新能源？什么是可再生能源？两者有无区别？ 新能源（替代能源）：采用新方法和新技术利用的古老能源。如太阳能、地热能、潮 汐能、生物质能等，另外还有核能。 可再生能源： 为非耗竭性能源， 这种能源可以在自然界中不断再生并有规律地得到补 充，如太阳能和由太阳能转换而成的水力、风能、生物质能等； 二者为相对概念， 现在的常规能源过去曾经是新能源， 今天的新能源可能成为未来的常规能 源如核能。 5、 可再生能源主要包括哪些？ 太阳能和由太阳能转换而成的水力、风能、生物质能、地热能、海洋能等 6、 太阳的里三层外三层结构是什么样的？太阳辐射光谱 受那一层的影响最大（想想为什么）？ 里三层：太阳核心、辐射区、对流区 外三层：光球、色球、日冕 光球层： 肉眼可见的太阳表面，厚约 500km，温度 5762K，由强电离气体组成，能够吸收 和发射连续的辐射光谱，是最大辐射源。 ？ 7、 地球表面倾斜表面上的太阳辐射受到哪些因素的影 响？ 日地相对运动因素，即地球的自转与公转 不同季节，地面上太阳辐射强度的变化 一天之中，地面上太阳辐射强度的变化 天气因素，即地球大气层的衰减及其变化 不同天气状况下，地面上太阳辐射强度的变化 8、 日地距离、赤纬角、高度角、方位角、时角概念？ 日地距离： 由于地球绕太阳沿偏心率很小的椭圆形轨道运行， 所以日地距离有近日点和远日 点之分。 太阳赤纬角定义：由地心指向日心的连线与地球赤道平面之间的夹角。 太阳高度角定义：观察者所在的地平线与观察者和太阳连线之间的夹角。 太阳方位角定义： 自观察者所在地朝正南的水平线和观察者与太阳连线在地平面上的投影之 间的夹角。 时角定义：由观察者指向太阳位置的矢量 s 在赤道平面的投影与地心和观察者连线 m 之间 的夹角 9、 赤纬角随日子数的变化公式？ 365 284360sin45.23 no d 10、 平太阳时和真太阳时概念？如何从钟表时间计算真太 阳时，反之呢？为什么存在时差？时差公式可不记。 平太阳时： 地球绕太阳运行轨道为椭圆形造成视太阳的全天时间不恒定， 为方便计算， 需要 提供一种均匀的时间尺度， 以假想的 “平均太阳” 作参考 （假设为圆形轨道， 即天球赤道） ， 该平均时间为钟表时间 太阳能计算中均采用视太阳时间表示，也称真太阳时间 真太阳时 =平太阳时 +真平太阳 时差 6015 eLLtt s s ？ 时差是因为随地球自转， 一天中太阳东升西落， 太阳经过某地天空的最高点时为此地的地方 时 12 点，因此，不同经线上具有不同的地方时。同一时区内所用的同一时间是区时（本区 中央经线 上的地方时），全世界所用的同一时间是世界时（ 0 度经线 的地方时） ？ 11、 太阳高度角与纬度、赤纬角、时角的关系公式？如何 计算可能的日照时间？如何计算某时高度角？方位角？ sin sin sin cos cos coss 12、 太阳常数的概念，数值？ 在日地平均距离的条件下， 在地球大气层上界， 垂直于太阳光线的单位面积上， 在单位时间 内所接收的太阳辐射能量称为太阳常数。 太阳常数的变化很小，经过长期的实测，确定太阳常数为（ 1367 7） W/m2 。 13、 大气质量 m 的概念？ 大气质量（ AM ） 定义： 太阳光线通过大气路程与太阳处于天顶时光所穿过的大气路程之比。 大气质 量是大气对地球表面接收太阳光的影响程度的度量。 14、 总辐射、直射辐射、散射辐射的含义？ 总辐射： 接受到的太阳辐射总和， 等于直射辐射加散射辐射。 有时也表示太阳光谱在整个波 长范围内的积分值。 直射辐射：大气层外的辐射在经过吸收和散射之后直接到达地球的辐射。 散射辐射：经过地球大气多次散射之后到达地面的辐射。 15、 已知西 安地 区 地理位 置（ 东 经 108 54 ，北纬 34.3） ， 试计算 2012 年 2 月 22 日北京时间 9:00 太阳的 高度角、方位角。 16、 在日地运动关系中为什么很多公式都以日子数为一个 自变量？ 17、 在日地运动关系中， 1 月 1 日前后地球在近日点， 冬至 却在 12 月 22 日前后。 请问地球绕日运动的立体位置到底 是怎么样的？ 18、 太阳能工程中的太阳方位角和天文学上的方位角有什 么区别？ 时角属于第一赤道坐标系，沿天赤道计算，起算点是子午圈和天赤道的交点； 方位角属于地平坐标系，沿地平圈计算，起算点是南点（子午圈和地平圈的交点）。 ？ 19、 如何判断某时某地是否会出现影子问题？ 20、 平板集热器的结构？各部分的作用？ 21、 什么叫光谱选择性吸收涂层？其能存在的理论基础是 什么？ 选择性吸收涂层：在可见光区域具有很高的吸收率 ，但在红外区域具有很小的发射率 。 常用材料：黑镍、黑锌、黑铬等， / 很高 利用选择性涂层， 平板型集热器具有较好的性能， 喷涂选择性透过涂层可大大减少红外辐射 热损失。 由于吸热体对辐射的吸收和发射依赖于波长，故可以对吸热体表面覆盖选择性涂层。 22、 全玻璃真空管集热器的结构是怎么样的？各部分的作 用是什么？与平板即热器相比有什么区别和联系？全玻 璃真空管集热器热水器的工作原理？ 23、 全玻璃真空管集热器、热管式集热器、平板即热器在 可靠性、热性能、维护耐久性方面有什么特点？ 24、 聚光比是什么意思？为什么存在极限聚光比？为什么 存在极限集热温度？ R A AC A 采光面积 吸热体面积 2 4 2 2 4sin 4.6248 10 sinR R D C 25、 太阳能低温热利用、中温热利用、高温热利用的温度 范围分别是什么？各有什么典型的应用？ 26、 太阳能热水系统分类？ 自然循环型：依靠集热器和储水箱中的温差，形成系统的热 虹吸压头，使水在系统中循环；与此同时，将集热器的有用 能量收益通过加热水，不断储存在储水箱内。 强制循环型：在集热器和储水箱之间管路上设置水泵，作为 系统中水的循环动力；与此同时，集热器的有用能量收益通 过加热水，不断储存在储水箱内。 27、 太阳能吸收式制冷的工作原理？ 28、 太阳能热发电系统的组成部分？各部分的作用？三种 形式聚光集热发电系统的工作原理？ 太阳能热发电系统主要分为三种形式：塔式系统、槽式系统、碟式系统 塔式系统利用反射镜来接收太阳能， 每一面逐日镜都各自配有太阳跟踪系统， 将 太阳光反射集中到位于高塔顶部的接收器上。 槽式系统利用抛物线槽型集热器将太阳能反射到位于其焦线处的吸热管。 碟式系统利用碟形聚光器将太阳能传递给位于其焦点处的接收器。 29、 如果让你设计太阳能塔式发电系统定日镜镜场的控 制，你会怎么考虑这个问题？ 30、 太阳能热气流发电的工作原理？ 通过温室效应和烟囱抽力形成热气流驱动透平发电机组发电 31、 太阳能光伏电池的工作原理？ 光生伏特效应是太阳能光电转换的基本过程。 太阳光是由光子组成的， 光子的能 量和太阳光谱的波长相对应。 光照射到太阳能电池板上， 可以被反射、 吸收或者 透射，其中被吸收的光子就可以产生电能。 32、 开路电压、短路电流、填充因子、转换效率的概念？ 电池在开路状态下的端电压称为开路电压 短路电流是指电力系统在运行中 ，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接 （即短路）时流过的电流。 填充因子定义：电池最大输出功率与开路电压与短路电流乘积的比值。 光电转换效率定义：太阳能电池的最大输出电功率与输入光功率之比。 33、 硅半导体掺杂什么元素会形成 P 型半导体？掺什么元 素会形成 N 型半导体？ 加入硼，生产出 p 型硅片。 加入磷，生产出 N 型硅片。 34、 能隙和波长的关系？ hc/Eg= 截止， 波长大于截止波长的光不能实现光电转换 35、 举例说明三种典型的薄膜太阳电池？ 砷化镓薄膜太阳电池，非晶硅薄膜太阳电池，多晶硅薄膜太 阳电池，铜铟硒薄膜太阳电池，碲化镉薄膜太阳电池。 36、 为什么太阳电池的材料带隙有个最优值？带隙大了带 隙小了效率都不高是什么原因？ 带隙小时，每一光子所产生的电能少，很多能量以热能形式 散失，效率较低；能隙越大，可供利用的太阳能就越少。 37、 简述单晶硅太阳电池的制备流程，说明为什么说单晶 硅太阳电池存在着高能耗和环境污染问题？ 生产过程大致可分为五个步骤： a、 提纯过程 b、 拉棒过程 c、 切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。 硅的转化过程，熔融过程，及单晶硅的制备过程都是高能耗 的。 环境污染问题：其一，就生产过程来看，多晶硅生产过程会 产生大量有毒物质。由于国内生产技术落后，没有实现整个 生产流程的闭环运行，多晶硅生产后产生的废水、废气、废 渣等废弃物得不到有效处理和利用，对大气、水、土地等资 源造成严重污染。其二，就使用过程来看，存在着发电铅污 染和光污染问题。其三，就使用后回收过程来看，存在废弃 物污染问题。光伏发电系统废弃物对环境具有很强的破坏 性。光伏发电系统使用的蓄电池大部分都是铅酸蓄电池，该 电池内含有大量的铅、锑、镉、硫酸等有毒物质会对土壤、 地下水、草原等造成污染。 38、 太阳能光伏发电系统的组成部分有哪些？各部分起什 么作用？ 太阳能电池板 太阳能电池板是太阳能光伏系统中的核心部分， 太阳能电池板的作用 是将太阳的光能转化为电能后，输出直流电存入蓄电池中。 蓄电池 储能设备，滤波作用。 控制器 控制光伏阵列对蓄电池组进行充电，并控制蓄电池组对负载的放电，实现蓄电 池组的过充和过放保护， 对蓄电池进行温度补偿， 并监控蓄电池组的电压和启动相关辅助控 制。 逆变器 逆变器是光伏系统的电能变换设备，是将直流电变换为交流电的设备。 39、 什么叫做太阳能光伏组件的失配损失？试解释热斑现 象？ 失配是互联的电池没有相同的性能或者在不同的条件下工 作 (如树荫遮挡 )造成的，这会导致局部电能的严重损失，而 由此产生的局部加热也可能引起组件无法挽回的损失。 如果串联电池被短路，则所有好电池的前臵偏压都将变成问 题电池的反向电压。当数量很多的串联电池一起把前臵偏压 变成问题电池的反向电压时，在问题电池处将会有大的能量 耗散，这就是热斑加热现象。 40、 什么是梯度风、什么是地转风、什么是气转风？ 在近地表的大气层中，存在着从高纬度区向低纬度区的压 力差，这个压力造成了空气在近地层整体地从高纬度区向低 纬度区流动的趋向。这种由于压力梯度产生的风叫做梯度 风。 在压差的作用下，空气首先向低压方向运动，然后在科氏 力的作用下向右侧偏转。风的这种向右侧飘移会一直持续到 科氏力与压差力在数值上完全相等，而后沿着等压线作直线 运动，此时的风称为地转风。 当空气沿弯曲的等压线流动时，除了受到气压梯度力和科 氏力的作用外，还受到离心力的作用。这种情况下的风通常 称为气转风。 41、 试说明大气的三圈环流？ 在北半球和南半球，近地表的空气分别有刮东北风和西南风 的趋向，同时远离地表的空气呈相反的流动趋向，然而实际 的大气系统运动要复杂得多，形成了三圈环流结构。 42、 试说明海岸风的形成？ 白天， 陆地因热容量较小而温度上升快， 海面的温度上升慢， 因此地面上空气上升，海上冷空气补充，形成海风；夜里， 陆地冷却速度比海水快，风吹向海面，形成陆风。 43、 风向频率、风速频率、风能玫瑰图的概念？ 风向频率：在一定的时间范围内，某风向出现的次数占各风 向出现的总次数的百分比。 在一定时间内，相同风速出现的时间长度占测量总时间的百 分比称为风速频率。 风能玫瑰图中的风向是从各个方位指向原点，而每条射线的 长度代表各方位风向频率的百分数与相应风向平均风速立 方数的乘积。 44、 影响风速的因素有哪些？ 风所处的垂直高度、地形地貌、地理位臵及周围的障碍物都 是影响风速的因素 45、 风力机的分类？ 1、按风轮轴与地面的相对位臵，分为水平轴式和垂直轴式； 2、按叶片的工作原理分，分为升力型和阻力型； 3、按风轮相对于塔架的位臵，分为上风向（前臵式）和下 风向（后臵式）； 4、按叶片数量，分为单叶片、双叶片、三叶片、四叶片和多叶片式； 5、按叶片材料，分为由木质、金属和复合材料制成； 6、从叶片型式，分为螺旋桨式、十字形、 H 形、 O 形、 S形等； 7、 从风力机容量， 分为微型 (1kW 以下 )、 小型 (1 10kW)、 中型 (10 100kW)、 大型 (100 1000kw) 和巨型（ 1000kw 以上）； 8、从风力机的用途，分为风力发电机、风力提水机、风力铡草机、风力饲料粉碎机等； 9、从风轮叶片叶尖线速度与对应风速之比的大小，分为高速风力机（比值大于 3）、中速 风力机（比值 25 之间）、低速风力机（比值小于 3）； 46、 风能密度的概念？ 1s流过 1m2 的风所具有的动能。 47、 风力机的组成和各部分的作用？ 风轮 作用是捕捉和吸收风能，并将风能转变为机械能 控制系统 将风轮的转速维持在一个较稳定的范围之内，防 止超速乃至飞车发生；使风轮经常对准风向。 传动装臵 将风轮轴的机械能送至做功装臵 做功装臵 由传动装臵送来的机械能，按既定意图做功 蓄能装臵 把有风或大风时获得的能量中用剩的部分储存起 来 塔架及附属机构 48、 风力发电离网运行方式、并网运行方式概念？ 离网运行方式：风力发电机组输出的电能经蓄电池蓄能，再 供应用户使用 并网运行方式：风力发电机组与电网连接，由电网输送电能 49、 风能的其他利用方式？ 风力提水、风力致热、风力助航 50、 风力致热的几种方式？ 固体摩擦致热、搅拌液体致热、液体挤压致热、涡电流致热 51、 纤维素的结构特点，组成木质素的基本单元。 纤维素的结构单位是 D- 葡萄糖（一种无分支的链状分子）， 结构单位之间以糖苷键 结合而成长链。 木质素以苯丙烷为结构主体，愈创木基结构、紫丁香基结构 和对羟苯基结构 52、 半纤维素化学结构与纤维素的区别。 半纤维素和纤维素的主要区别 为：半纤维素由不同的糖单 元聚合而成，分子链短且带有支链。半纤维素的某些成分是 可溶的，在谷类中可溶的半纤维素称为戊聚糖，大部分具有 不可溶性。 53、 生物质气化过程及其反应的主要过程及主要反应。 热化学生物质气化，是在一定的热力学条件下，将组成生物 质的碳氢化合物转化为含一氧化碳和氢气等可燃气体的过 程。 气化过程大致分为干燥、热解、氧化、还原 四步。 燃烧层 2 2C O CO 2 1 2C O CO 2 2 1 2CO O CO 还原层 2 2C H O CO H 2 2C CO CO 2 2 2CO H O CO H 54、 生物质上吸式气化炉工作原理，说明其优缺点。 工作原理 ：空气经灰室加热后与高温碳料燃烧产热，氧化 层在 1000以上。 CO2、水等升到还原层遇到下行的高温 碳发生还原反应形成燃气， 温度降低至 700-900。 热解层物 料被热气流加热热解，析出挥发分，固体碳下落。热气流到 干燥层烘干物料后降温到 300 以下排出。 优点：（ 1）汽化效率较高； （ 2）燃气发热值较高； （ 3）炉排受到进风的冷却，工作比较可靠。 缺点：焦油含量高 55、 生物质下吸式气化炉工作原理，说明其优缺点。 原料自重下降， 气体下吸。 干燥层脱水， 热解层挥发、 裂解、 碳化、气化、液化，氧化层 碳粒等燃烧供热，还原层碳粒、 CO2 、水等还原形成燃气。 优点：结构简单，运行稳定性好。负压操作可随时打开填 料盖，操作方便。运行可靠，燃气焦油含量低。 缺点： 气流下行方向与热气流升力相反， 使风机功耗增加； 灰分较高；气体出炉温度较高。因此不适于水分大、灰分高 且易熔结的物料。 56、 生物质沼气发酵的基本过程与原理。 修建沼气池是模仿自然环境为沼气发酵微生物创造合适的 生存条件，使沼气池内能生长繁殖出更多的沼气发酵微生 物，从而用人工的办法生产沼气。 57、 沼气发酵过程中随温度的增加，产气速率呈现双峰曲 线的特征 在一定范围内，温度越高，产气量越高。在 30-60 C 范围内 出现两个高峰。 一个高峰介于 30-40 C 之间， 另一个高峰介 于 50-60 C 之间， 这是由于两个不同微生物群参与作用的结 果。 58、 淀粉发酵生产乙醇的工艺过程。 原料粉碎、蒸煮糊化、糖化、酒精发酵 59、 什么是地热显示，其主要类型是什么？ 露出地表并能够被人类直接感知的、与地球内热相关的自然 现象，就是地表的地热显示。 类型： 微温热地面或放热地面，有水汽释放时，地面上容易形 成特殊的晨露； 温泉，包括与它相关的各种泉塘和热水湖； 沸泉、沸喷泉和间歇喷泉，包括泥火山； 湿喷气孔和干喷气孔； 水热爆炸； 火山喷发。 60、 地球内部热的传递方式。 大地热流、岩浆侵入活动或火山活动和温泉活动。 61、 海洋资源的特点，常见海洋能主要有哪些？ 总蕴藏量大 非耗竭、可再生 能量密度低 随时空存在一定变化 开发利用的一次性投资大，单位造价高 对环境无害 潮汐能，波浪能，海流能，海洋热能，盐差能 62、 能量储存的主要方法 63、 储存技术选择及性能判断需考虑的因素 能的输入、输出形态；储能密度； 储能时的能量损失程度；储能期限； 能的输出和输入的难易程度；安全性； 达到一定的输入、输出值所需的时间即响应性； 耐久性；经济性。 64、 电容器储能原理，如何提高电容器的储能密度 电容器中的能量储存在两金属电极之间的绝缘材料中，绝缘 材料的体积储能密度为： 21 2i iD V E 由上式可见，提高电容器的储能密度的方法有两种： 提高值。 这意味着采用高介电常数的膜， 但现有的 高介电常数的膜均为极性材料，这种材料一般电导率较大， 击穿场强较低； 提高工作场强。目前这是一条最重要的途径，因 Di 与 E 的平的平方成正比， 国内外的电容器研究主要侧重在这 方面 65、 光催化分解水制氢的基本原理 步骤一：吸收光受激发产生电子空穴； 步骤二：光生电子空穴分离迁移至表面； 步骤三：光生电子空穴发生光催化还原氧化反应 66、 电解水制氢的基本原理、特点 电能耗较高，每立方米氢电耗为 4.5 5.5kw h 左右 ,约占 整个水电解制氢生产费用的 80左右； 产量仅占总产量的约 4。 产品纯度高（ 99%) 、所制得的氢的纯度一般均在 99%以 上。 工艺过程简单，无污染，其效率一般在 75 85。 目前使用电解水制造的氢气主要用于工业生产中要求纯 度高、用量不多的工业企业。