2025能源杯大賽試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪項(xiàng)不屬于“雙碳”目標(biāo)下重點(diǎn)發(fā)展的非化石能源？A.海上風(fēng)電B.先進(jìn)壓水堆核電C.頁巖氣D.光熱發(fā)電2.2023年我國可再生能源裝機(jī)容量占比首次超過50%，其中裝機(jī)容量最大的單一類型是？A.水電B.風(fēng)電C.光伏發(fā)電D.生物質(zhì)能3.關(guān)于鈉離子電池與鋰離子電池的對比，錯誤的描述是？A.鈉離子電池原材料成本更低B.鈉離子電池能量密度更高C.鈉離子電池低溫性能更優(yōu)D.鈉離子電池更適合規(guī)模化儲能場景4.依據(jù)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，2025年我國非化石能源消費(fèi)占比目標(biāo)是？A.18%B.20%C.22%D.25%5.以下哪種儲能技術(shù)的能量轉(zhuǎn)換效率最高？A.抽水蓄能B.鋰離子電池儲能C.壓縮空氣儲能D.飛輪儲能6.氫能產(chǎn)業(yè)鏈中，“綠氫”的定義是通過以下哪種方式制備的氫氣？A.天然氣重整B.工業(yè)副產(chǎn)氫提純C.電解水（電力來自可再生能源）D.煤制氫7.智能電網(wǎng)中，“需求響應(yīng)”的核心目的是？A.提高發(fā)電側(cè)供電可靠性B.優(yōu)化用戶用電行為以平衡電網(wǎng)負(fù)荷C.降低輸電線路損耗D.提升新能源消納比例8.2024年全球首臺16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組在我國投運(yùn)，其單機(jī)容量較2020年主流的5兆瓦機(jī)組提升了多少倍？A.2.2倍B.2.8倍C.3.2倍D.3.8倍9.以下哪項(xiàng)不屬于能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)？A.區(qū)塊鏈能源交易B.多能互補(bǔ)系統(tǒng)C.特高壓直流輸電D.核裂變小型堆10.碳捕集與封存（CCS）技術(shù)中，目前最成熟的封存方式是？A.地質(zhì)封存B.海洋封存C.礦石碳化封存D.生物封存二、填空題（每題3分，共15分）1.2023年我國光伏新增裝機(jī)容量達(dá)到________萬千瓦，連續(xù)13年居全球首位。2.壓縮空氣儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵性能指標(biāo)“自放電率”通常指________。3.氫能“制-儲-運(yùn)-用”產(chǎn)業(yè)鏈中，目前制約長距離運(yùn)輸?shù)闹饕款i是________。4.依據(jù)《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》，新型電力系統(tǒng)的核心特征是________、________、________（填三個關(guān)鍵詞）。5.地源熱泵技術(shù)利用的是地球淺層________（填“顯熱”或“潛熱”）進(jìn)行能量交換。三、簡答題（每題10分，共30分）1.請簡述“源網(wǎng)荷儲一體化”模式對提升新能源消納能力的作用機(jī)制。2.對比分析磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池在儲能領(lǐng)域的適用性差異。3.從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性角度，說明為什么“光儲充一體化”充電站是未來城市新能源汽車補(bǔ)能的重要發(fā)展方向。四、案例分析題（25分）某沿海城市計劃在2026年前建設(shè)一座“風(fēng)光儲氫”多能互補(bǔ)示范項(xiàng)目，具體參數(shù)如下：-風(fēng)電場：30臺6兆瓦海上風(fēng)機(jī)，年利用小時數(shù)3500小時；-光伏電站：200兆瓦集中式光伏，年利用小時數(shù)1200小時；-儲能系統(tǒng)：采用磷酸鐵鋰電池，容量配置為風(fēng)光聯(lián)合出力的15%（按最大連續(xù)出力3小時計）；-制氫系統(tǒng)：配套10兆瓦堿性電解水制氫設(shè)備，電耗5.5kWh/Nm3，氫氣純度99.97%。問題：（1）計算該項(xiàng)目年總發(fā)電量（單位：億kWh）；（2）若儲能系統(tǒng)充放電效率為88%，計算其額定容量（單位：MWh）；（3）分析該項(xiàng)目在“雙碳”目標(biāo)下的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益（需結(jié)合當(dāng)?shù)仉妰r、碳價等假設(shè)條件）；（4）提出3條提升該項(xiàng)目綜合效益的優(yōu)化建議。五、計算題（10分）某分布式光伏項(xiàng)目安裝容量為500kW，當(dāng)?shù)胤逯等照諘r數(shù)為4小時/天，系統(tǒng)效率為85%，年發(fā)電小時數(shù)按峰值日照時數(shù)×365天計算。若該項(xiàng)目參與“隔墻售電”，向附近工廠供電，售電價格為0.6元/kWh（高于當(dāng)?shù)厝济夯鶞?zhǔn)電價0.45元/kWh），年運(yùn)維成本為裝機(jī)容量的1%（單位：萬元）。計算該項(xiàng)目第1年的凈收益（單位：萬元）。2025能源杯全國大學(xué)生能源科技創(chuàng)新大賽試題答案一、單項(xiàng)選擇題1.C（頁巖氣屬于化石能源）2.C（2023年我國光伏裝機(jī)容量達(dá)5.3億千瓦，超過水電的4.2億千瓦）3.B（鈉離子電池能量密度約100-150Wh/kg，低于鋰離子電池的150-300Wh/kg）4.B（《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》明確2025年非化石能源消費(fèi)占比目標(biāo)20%）5.B（鋰離子電池效率約85%-95%，抽水蓄能約70%-85%，壓縮空氣約50%-70%，飛輪約80%-90%）6.C（綠氫定義為可再生能源電解水制氫）7.B（需求響應(yīng)通過引導(dǎo)用戶調(diào)整用電時段，平衡電網(wǎng)峰谷負(fù)荷）8.B（16MW/5MW=3.2倍，但題目問“提升了多少倍”，需減1，即2.2倍？不，“提升了”通常指增長倍數(shù)，16/5=3.2，故正確選項(xiàng)為C。注：此處可能存在表述歧義，實(shí)際答案應(yīng)為3.2倍，選C）9.D（核裂變小型堆屬于傳統(tǒng)核能技術(shù)，非能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)）10.A（地質(zhì)封存占全球已運(yùn)行CCS項(xiàng)目的90%以上）二、填空題1.1.2億（2023年我國光伏新增裝機(jī)128GW，即12800萬千瓦）2.單位時間內(nèi)系統(tǒng)自損耗的能量占總?cè)萘康谋壤ɑ颉皟δ芟到y(tǒng)在靜置狀態(tài)下每日能量損失率”）3.運(yùn)輸成本（或“高壓氣態(tài)/液氫儲運(yùn)的基礎(chǔ)設(shè)施不足”）4.清潔低碳、安全可控、靈活高效（或《藍(lán)皮書》原文“清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動”中的任意三個）5.顯熱（地源熱泵利用土壤或地下水的溫度差，屬于顯熱交換）三、簡答題1.作用機(jī)制：①“源網(wǎng)荷儲”通過多環(huán)節(jié)協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)發(fā)電側(cè)（源）、電網(wǎng)（網(wǎng)）、用戶側(cè)（荷）、儲能（儲）的數(shù)據(jù)互通與實(shí)時調(diào)節(jié)；②在新能源出力波動時，儲能系統(tǒng)快速充放電平抑波動，同時通過需求響應(yīng)引導(dǎo)用戶調(diào)整用電負(fù)荷，減少棄風(fēng)棄光；③一體化模式降低各環(huán)節(jié)獨(dú)立運(yùn)行的協(xié)調(diào)成本，提升系統(tǒng)整體調(diào)節(jié)能力，從而提高新能源在電力系統(tǒng)中的滲透率。2.適用性差異：①能量密度：三元鋰電池（180-250Wh/kg）高于磷酸鐵鋰（120-180Wh/kg），更適合對空間要求高的場景（如乘用車）；②循環(huán)壽命：磷酸鐵鋰電池（6000-10000次）遠(yuǎn)高于三元鋰（2000-3000次），更適合長期儲能（如電網(wǎng)側(cè)調(diào)峰）；③安全性：磷酸鐵鋰熱失控溫度（500℃以上）高于三元鋰（200℃左右），儲能電站更傾向選擇磷酸鐵鋰以降低火災(zāi)風(fēng)險；④成本：磷酸鐵鋰原材料（鐵、磷）價格低于三元鋰（鎳、鈷），規(guī)模化儲能更注重全生命周期成本，磷酸鐵鋰更具經(jīng)濟(jì)性。3.技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析：①技術(shù)層面：光伏提供清潔能源，儲能平抑光伏出力波動并存儲余電，充電設(shè)施滿足電動汽車需求，三者集成可實(shí)現(xiàn)“自發(fā)自用、余電存儲、按需充電”，減少對電網(wǎng)的沖擊；②經(jīng)濟(jì)層面：光伏發(fā)電成本（約0.3-0.4元/kWh）低于電網(wǎng)購電成本（0.5-0.8元/kWh），儲能通過峰谷電價差盈利（如峰電0.9元/kWh、谷電0.3元/kWh，單次充放電收益0.6元/kWh），充電服務(wù)費(fèi)（1.5-2.0元/kWh）覆蓋運(yùn)營成本；③政策層面：多地對“光儲充”項(xiàng)目給予補(bǔ)貼（如投資補(bǔ)貼10%-20%），且符合“雙碳”目標(biāo)下的綠色能源消費(fèi)導(dǎo)向，綜合收益顯著高于傳統(tǒng)充電站。四、案例分析題（1）年總發(fā)電量計算：風(fēng)電年發(fā)電量=30臺×6MW×3500小時=30×6×3500=630,000MWh=6.3億kWh光伏年發(fā)電量=200MW×1200小時=240,000MWh=2.4億kWh總發(fā)電量=6.3+2.4=8.7億kWh（2）儲能額定容量計算：風(fēng)光最大連續(xù)出力=風(fēng)電單機(jī)容量×臺數(shù)+光伏容量=30×6MW+200MW=180+200=380MW儲能配置為15%×380MW×3小時=57MW×3小時=171MWh（注：若按“風(fēng)光聯(lián)合出力的15%”指功率的15%，則儲能功率為380×15%=57MW，容量為57MW×3小時=171MWh）（3）經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益分析（假設(shè)條件：當(dāng)?shù)孛摿蛎弘妰r0.45元/kWh，綠電溢價0.05元/kWh，碳價50元/噸CO?，制氫售價30元/kg）：-經(jīng)濟(jì)效益：年發(fā)電收益=8.7億kWh×(0.45+0.05)=4.35億元；制氫量=10MW×年運(yùn)行小時數(shù)（假設(shè)年利用5000小時）×1000kWh/MW÷5.5kWh/Nm3=10×5000×1000÷5.5≈909萬Nm3（約81.7噸），制氫收益=81.7噸×1000kg/噸×30元/kg=2451萬元；儲能通過調(diào)峰收益（假設(shè)年調(diào)峰500次，每次收益0.2元/kWh）=171MWh×500次×0.2元/kWh=17.1萬元。-環(huán)境效益：替代火電減排量=8.7億kWh×火電煤耗（300g標(biāo)煤/kWh）×CO?排放系數(shù)（2.77kgCO?/kg標(biāo)煤）=8.7×10?×0.3×2.77×10?3≈72.2萬噸CO?/年；綠氫替代灰氫（煤制氫排放20kgCO?/kg）減排量=81.7噸×1000kg×20kg=1634噸CO?/年。（4）優(yōu)化建議：①引入“氫儲能”環(huán)節(jié)，將多余綠電用于制氫，通過氫燃料電池調(diào)峰，提升能源綜合利用率；②與周邊工業(yè)用戶簽訂“綠電直供”協(xié)議，提高綠電溢價空間；③采用智能運(yùn)維系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測風(fēng)光出力、儲能狀態(tài)及氫系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，優(yōu)化多能互補(bǔ)調(diào)度策略，降低運(yùn)維成本。五、計算題年發(fā)電量=500kW×4小時/天×365天×85%=500×4×365×0.85=500×1241=620,500kWh=62.05萬kWh售電收入=62.05萬