2025年能源工程試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列能源中，屬于二次能源且不可再生的是（）。A.天然氣B.焦炭C.地?zé)崮蹹.潮汐能答案：B解析：二次能源是由一次能源加工轉(zhuǎn)換而成的能源產(chǎn)品，如電力、蒸汽、焦炭等。天然氣（A）是一次能源且不可再生；地?zé)崮埽–）和潮汐能（D）是一次能源且可再生；焦炭（B）由煤炭加工而來，屬于二次能源且不可再生。2.關(guān)于光伏組件效率的表述，正確的是（）。A.單晶硅組件效率普遍低于多晶硅組件B.2023年主流商業(yè)光伏組件效率已突破25%C.鈣鈦礦-硅疊層電池實(shí)驗(yàn)室效率超過30%D.組件效率僅與半導(dǎo)體材料禁帶寬度有關(guān)答案：C解析：單晶硅組件效率（約22%-24%）高于多晶硅（約18%-20%），A錯誤；2023年主流商業(yè)組件效率約23%-24%，未突破25%，B錯誤；鈣鈦礦-硅疊層電池實(shí)驗(yàn)室效率已達(dá)33%（2023年數(shù)據(jù)），C正確；組件效率還受封裝工藝、溫度系數(shù)等因素影響，D錯誤。3.下列儲能技術(shù)中，屬于電化學(xué)儲能且循環(huán)壽命最長的是（）。A.鉛酸電池B.鋰離子電池C.液流電池D.鈉硫電池答案：C解析：液流電池（如全釩液流）循環(huán)壽命可達(dá)10000次以上，遠(yuǎn)高于鉛酸電池（約500次）、鋰離子電池（約2000-5000次）和鈉硫電池（約4500次），C正確。4.燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的效率通常為（）。A.30%-35%B.40%-45%C.50%-55%D.60%-65%答案：D解析：現(xiàn)代先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)（如三菱M701JAC）效率已突破64%，D正確。5.下列制氫技術(shù)中，單位氫氣碳排放最低的是（）。A.煤制氫（含碳捕集）B.天然氣重整制氫（含碳捕集）C.工業(yè)副產(chǎn)氫（焦?fàn)t煤氣提純）D.堿性水電解制氫（風(fēng)電驅(qū)動）答案：D解析：堿性水電解制氫若使用風(fēng)電（零碳電力），碳排放接近零；煤制氫（含CCUS）碳排放約2-4kgCO?/kgH?，天然氣重整（含CCUS）約1-2kgCO?/kgH?，工業(yè)副產(chǎn)氫（焦?fàn)t煤氣）約8-10kgCO?/kgH?（未捕集），D正確。6.關(guān)于地源熱泵系統(tǒng)，表述錯誤的是（）。A.利用地下淺層地?zé)崮茏鳛槔錈嵩碆.冬季從地下取熱，夏季向地下排熱C.系統(tǒng)COP（性能系數(shù)）通常低于空氣源熱泵D.適合在土壤導(dǎo)熱性好的地區(qū)推廣答案：C解析：地源熱泵COP可達(dá)3.5-5.0，高于空氣源熱泵（2.5-3.5），C錯誤。7.下列碳捕集技術(shù)中，適用于燃?xì)怆姀S的是（）。A.燃燒前捕集B.燃燒后捕集C.富氧燃燒捕集D.化學(xué)鏈燃燒捕集答案：B解析：燃?xì)怆姀S燃燒后煙氣中CO?濃度約3%-5%（體積分?jǐn)?shù)），適合采用燃燒后捕集（如胺法吸收）；燃燒前捕集適用于煤氣化系統(tǒng)，富氧燃燒和化學(xué)鏈燃燒多用于燃煤電廠，B正確。8.智能電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)“源-網(wǎng)-荷-儲”協(xié)調(diào)控制的核心技術(shù)是（）。A.高壓直流輸電（HVDC）B.廣域測量系統(tǒng)（WAMS）C.需求響應(yīng)（DR）技術(shù)D.數(shù)字孿生與邊緣計算答案：D解析：數(shù)字孿生技術(shù)通過構(gòu)建物理電網(wǎng)的虛擬模型，結(jié)合邊緣計算實(shí)時處理海量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多主體動態(tài)協(xié)調(diào)，是核心技術(shù)；HVDC是輸電方式，WAMS是監(jiān)測手段，DR是需求側(cè)管理工具，D正確。9.下列生物質(zhì)能利用方式中，能量轉(zhuǎn)化效率最高的是（）。A.直接燃燒發(fā)電B.熱解制生物油C.氣化制合成氣D.厭氧發(fā)酵制沼氣答案：C解析：生物質(zhì)氣化制合成氣（效率約60%-70%）高于直接燃燒（約25%-35%）、熱解（約40%-50%）和厭氧發(fā)酵（約30%-40%），C正確。10.關(guān)于核聚變能的表述，錯誤的是（）。A.主要燃料是氘和氚B.反應(yīng)產(chǎn)物無長壽命放射性C.ITER計劃目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)凈能量增益（Q>10）D.磁約束聚變（托卡馬克）技術(shù)成熟度高于慣性約束答案：B解析：核聚變反應(yīng)產(chǎn)物主要是氦和中子，中子會激活結(jié)構(gòu)材料產(chǎn)生中低放廢物（半衰期數(shù)十年），并非完全無放射性，B錯誤。二、填空題（每題2分，共20分）1.2023年全球可再生能源裝機(jī)容量占比約為______（保留整數(shù)）。答案：39%（注：根據(jù)IEA2023年數(shù)據(jù)，可再生能源裝機(jī)占比38.6%）2.鋰離子電池的主要負(fù)極材料是______，正極材料典型代表為______（各填一種）。答案：石墨（或硅碳復(fù)合材料）；三元材料（LiNiCoMnO?）3.壓縮空氣儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵部件包括______、______和儲氣裝置（填兩個）。答案：壓縮機(jī)；膨脹機(jī)（或換熱器）4.中國“雙碳”目標(biāo)中，“碳達(dá)峰”年份是______，“碳中和”年份是______。答案：2030年；2060年5.光熱發(fā)電的四種主流技術(shù)路線是槽式、塔式、______和______。答案：菲涅爾式；碟式6.氫能儲運(yùn)的主要方式包括高壓氣態(tài)儲運(yùn)、______和______（填兩種）。答案：低溫液態(tài)儲運(yùn)；固態(tài)儲運(yùn)（或有機(jī)液體儲運(yùn)）7.燃煤電廠超低排放的污染物限值為：SO?≤______mg/m3，NOx≤______mg/m3（標(biāo)態(tài)，干基，6%O?）。答案：35；508.地?zé)崮馨礈囟葎澐郑袦氐責(zé)崮艿臏囟确秶莀_____℃。答案：90-1509.海上風(fēng)電的主要基礎(chǔ)形式包括單樁基礎(chǔ)、______和______（填兩種）。答案：導(dǎo)管架基礎(chǔ)；吸力桶基礎(chǔ)（或浮式基礎(chǔ)）10.能源互聯(lián)網(wǎng)的核心特征是______、______和多能互補(bǔ)（填兩個）。答案：開放互聯(lián)；智能互動三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述“風(fēng)光儲一體化”電站的技術(shù)優(yōu)勢及關(guān)鍵挑戰(zhàn)。答案：技術(shù)優(yōu)勢：（1）平抑風(fēng)光出力波動，提高供電穩(wěn)定性；（2）減少棄風(fēng)棄光，提升可再生能源消納率；（3）參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻，增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性。關(guān)鍵挑戰(zhàn)：（1）儲能成本高（當(dāng)前鋰電池儲能系統(tǒng)成本約1500-2000元/kWh）；（2）多能協(xié)同控制復(fù)雜（需實(shí)時優(yōu)化風(fēng)光儲出力分配）；（3）儲能安全風(fēng)險（如鋰電池?zé)崾Э兀?；?）長周期能量平衡困難（如連續(xù)陰雨天或無風(fēng)期的儲能容量需求）。2.對比分析煤制氫與水電解制氫的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性（從成本、碳排放、適用場景三方面）。答案：（1）成本：煤制氫（含CCUS）成本約15-20元/kg（煤價800元/噸），水電解制氫（電價0.3元/kWh）成本約30-35元/kg（未補(bǔ)貼）；（2）碳排放：煤制氫（無CCUS）約18-20kgCO?/kgH?，含CCUS后降至2-4kg；水電解制氫（綠電）接近0；（3）適用場景：煤制氫適合煤炭資源豐富、對成本敏感的工業(yè)用氫（如合成氨）；水電解制氫適合可再生能源富集區(qū)（如西北風(fēng)電、西南水電）的綠氫生產(chǎn)，用于交通、儲能等低碳場景。3.說明碳捕集與封存（CCS）技術(shù)在“雙碳”目標(biāo)中的作用，并列舉三種CCUS（碳捕集、利用與封存）的應(yīng)用方向。答案：作用：（1）為高碳排放行業(yè)（如鋼鐵，水泥）提供減排路徑；（2）與可再生能源互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)負(fù)碳排放（如生物質(zhì)能+CCS，BECCS）；（3）保障能源轉(zhuǎn)型過渡期的能源安全（如燃煤電廠帶CCS運(yùn)行）。應(yīng)用方向：（1）驅(qū)油（EOR）提高石油采收率；（2）合成燃料（CO?加氫制甲醇、汽油）；（3）生產(chǎn)建筑材料（CO?礦化制備碳酸鹽）；（4）食品級CO?（飲料、冷藏）。4.分析新型電力系統(tǒng)的主要特征及其對能源工程技術(shù)的需求。答案：主要特征：（1）高比例可再生能源（2030年非化石能源占比超50%）；（2）高比例電力電子設(shè)備（逆變器占比提升）；（3）源網(wǎng)荷儲多向互動；（4）數(shù)字技術(shù)深度融合。技術(shù)需求：（1）可再生能源高效利用技術(shù)（如高效光伏、大容量海上風(fēng)電）；（2）新型儲能技術(shù)（長時儲能、低成本儲能）；（3）柔性直流輸電與電網(wǎng)穩(wěn)定控制技術(shù)（應(yīng)對電力電子化帶來的慣量降低問題）；（4）智能調(diào)度與需求響應(yīng)技術(shù)（支撐多主體協(xié)同）；（5）碳監(jiān)測與市場機(jī)制技術(shù)（如碳電協(xié)同交易）。5.簡述生物質(zhì)能利用的主要瓶頸及突破方向。答案：主要瓶頸：（1）原料收集成本高（分散性強(qiáng)，運(yùn)輸半徑限制）；（2）轉(zhuǎn)化效率低（直接燃燒效率僅25%-35%）；（3）政策支持不足（補(bǔ)貼力度弱于風(fēng)電、光伏）；（4）技術(shù)成熟度低（如纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化難度大）。突破方向：（1）優(yōu)化原料收儲運(yùn)體系（建立區(qū)域化收集中心）；（2）發(fā)展高值化利用技術(shù)（如生物質(zhì)氣化合成航煤、生物基材料）；（3）推動多能互補(bǔ)（生物質(zhì)與燃煤混燒、與光伏農(nóng)光互補(bǔ)）；（4）加強(qiáng)政策引導(dǎo)（完善生物質(zhì)能電價補(bǔ)貼、碳積分機(jī)制）。四、計算題（每題10分，共20分）1.某光伏電站位于北緯30°，安裝2000塊單晶硅組件（每塊功率550W，效率22.5%），傾斜角30°，當(dāng)?shù)啬昶骄逯等照招r數(shù)為1300h，系統(tǒng)效率（包括逆變器、線損等）為85%。計算該電站的年發(fā)電量（單位：萬kWh）。答案：（1）組件總功率：2000塊×550W=1,100,000W=1100kW（2）理論年發(fā)電量（不考慮系統(tǒng)效率）：1100kW×1300h=1,430,000kWh（3）實(shí)際年發(fā)電量：1,430,000kWh×85%=1,215,500kWh=121.55萬kWh答：該電站年發(fā)電量約為121.55萬kWh。2.某社區(qū)需配置儲能系統(tǒng)，負(fù)載功率為500kW，要求滿足連續(xù)3小時供電（放電深度80%），選用磷酸鐵鋰電池（能量密度160Wh/kg，直流側(cè)效