21 道太阳能资源与系统部件练习题及答案

1. 1. 在任一时刻，太阳在天空中的位置都由两个角度确定。下列关于高度角和方位角的说法，哪一项是正确的？

   • A.高度角是太阳在地平线以上的仰角，方位角是太阳的罗盘方位。✓ 答案
   • B.高度角是场地的海拔高度，方位角是当天白昼的长度。
   • C.高度角是阵列相对水平面的倾角，方位角是场地的纬度。
   • D.高度角是太阳所处的罗盘方位，方位角是太阳在地平线以上的仰角。

   高度角自地平线向上度量，地平线为 0°，天顶为 90°；方位角则是以正北为起点度量的罗盘方位，180° 即正南。阵列的倾角与朝向使用同样的角度体系，因此现场用罗盘测得的读数必须按当地磁偏角修正为真北后才能使用。

   编号 QB-GWGU8S依据： Standard solar geometry: solar altitude and azimuth angles; NABCEP PV Associate task analysis, solar resource and array orientation报告此题的问题

2. 2. 在北半球，六月下旬太阳每天的运行轨迹与春秋分时的轨迹相比有何不同？

   • A.日出偏北于正东，正午高度更低，日落偏南于正西。
   • B.日出偏南于正东，正午高度更高，日落偏南于正西。
   • C.日出正东，正午高度更低，日落正西，与其他季节完全一样。
   • D.日出偏北于正东，正午高度更高，日落偏北于正西。✓ 答案

   六月至日时太阳赤纬约为 +23.45°，因此日出与日落点都偏向正东、正西以北，白昼更长，正午太阳高度也更高。春秋分时赤纬为 0°，在任何纬度太阳都从正东升起、正西落下，所以分日常被用作东西向遮挡检查的参考日。

   编号 QB-ZDPZTS依据： Standard solar geometry: solar declination varies between +23.45° and −23.45°; NABCEP PV Associate task analysis, sun path and site orientation报告此题的问题

3. 3. 美国北部的一位业主有两块面积相同、均无遮挡的屋面可供安装固定式阵列：一块朝正南，一块朝正西。关于全年发电量，下列哪种说法是正确的？

   • A.朝正南的屋面发电相同，因为两者接收的辐照总量一样。
   • B.朝正南的屋面发电更少，因为下午的阳光更强。
   • C.朝正南的屋面发电更多，因为它正对太阳的平均方位。✓ 答案
   • D.朝正南的屋面只在冬季更多，夏季西面总是胜出。

   在回归线以北，太阳全年都位于天空的偏南一侧，因此朝正南的平面与阳光平均入射方向最接近垂直，全年在阵列平面上收到的辐照量最大。朝正西的平面全年发电量明显偏低，不过在下午晚些时段电价更高的地区，它仍可能具有吸引力。

   编号 QB-HWU6ET依据： NABCEP PV Associate task analysis, array orientation and factors affecting performance; solar geometry for northern-hemisphere sites报告此题的问题

4. 4. 在规划一套固定式阵列时，安装人员比较了大于当地纬度的较陡倾角与较平的倾角。较陡倾角在季节上带来什么样的取舍？

   • A.倾角越陡，夏季发电量越高，冬季发电量有所下降。
   • B.倾角越陡，冬季发电量越高，夏季发电量有所下降。✓ 答案
   • C.倾角越陡，季节分布不变，只影响积灰和积雪滑落。
   • D.倾角越陡，各月发电量都提高，因为阵列离太阳更近。

   冬季太阳高度角低，较陡的平面与冬季阳光更接近垂直，因而冬季发电量增加；而夏季太阳高度角高，照射到同一陡面上的入射角变差，夏季发电量随之下降。若追求全年发电量最大，通常取接近当地纬度的倾角作为折中，同时较陡的倾角也更容易滑落积雪和积尘。

   编号 QB-2E2CZT依据： NABCEP PV Associate task analysis, array tilt and seasonal performance; standard fixed-tilt PV design practice报告此题的问题

5. 5. 位于阵列平面上的传感器在上午读数为 850 W/m²，而同一平面当天累计记录为 5.4 kWh/m²。这两个数值应如何描述？

   • A.第一个是辐照量，即累计的能量；第二个是辐照度，即功率密度。
   • B.两者都是辐照量，区别只在于数据记录仪所设的单位。
   • C.第一个是辐照度，即功率密度；第二个是辐照量，即累计能量。✓ 答案
   • D.两者都是辐照度，一个为瞬时值，一个为白昼平均值。

   辐照度是此刻单位面积上到达的太阳功率，用瓦每平方米表示；而辐照量（也称日照量）是这一功率在一段时间内的累积，用瓦时或千瓦时每平方米表示。把两者混为一谈是造成容量估算出错的典型原因，因为一个是速率，另一个是能量的数量。

   编号 QB-JW7HKU依据： Standard solar radiation terminology: irradiance in W/m² versus irradiation or insolation in kWh/m²; NABCEP PV Associate task analysis, solar resource报告此题的问题

6. 6. 某资源数据集给出拟建阵列平面上每天 5.5 kWh/m² 的数值。该数值相当于多少个峰值日照小时？

   • A.5.5 个峰值日照小时，因为一个此类小时相当于 1,000 W/m² 持续一小时。✓ 答案
   • B.0.55 个峰值日照小时，因为一个此类小时相当于 10,000 W/m² 持续一小时。
   • C.55 个峰值日照小时，因为一个此类小时相当于 100 W/m² 持续一小时。
   • D.5.5 个峰值日照小时，但前提是当天有 5.5 小时天空保持晴朗。

   一个峰值日照小时定义为在 1,000 W/m² 下持续一小时的日照，正好相当于 1 kWh/m²，因此一天的辐照量（kWh/m²）与当天的峰值日照小时数在数值上完全相同。峰值日照小时是把一整天不断变化的辐照度折算成参考强度下的等效时段，并不是无云时数的统计。

   编号 QB-XME262依据： Standard definition of peak sun hours: 1 kWh/m² equals one hour at 1,000 W/m²; NABCEP PV Associate task analysis, solar resource报告此题的问题

7. 7. 拟在某场地安装 6.0 kW 直流阵列，该场地阵列平面上每天有 5.5 个峰值日照小时。若取系统综合折减系数 0.80，估算的日均交流发电量约为多少？

   • A.每天约 4.4 kWh。
   • B.每天约 33 kWh。
   • C.每天约 26 kWh。✓ 答案
   • D.每天约 48 kWh。

   日发电量的估算方法是：阵列直流额定功率 × 峰值日照小时 × 折减系数，即 6.0 kW × 5.5 h × 0.80 = 26.4 kWh。若漏掉折减系数会得到 33 kWh；若用全部白昼小时数代替峰值日照小时，结果会严重偏高；而只把峰值日照小时乘以折减系数，则完全忽略了阵列容量。

   编号 QB-F5M7R2依据： Standard PV production estimate: array kW(dc) × peak sun hours × derate factor; NABCEP PV Associate task analysis, estimating system performance报告此题的问题

8. 8. 在阴云密布的日子里，并网阵列仍能输出平时功率的一部分。这部分输出是怎么来的？

   • A.因为逆变器把电网的电力倒送回阵列以维持输出。
   • B.因为云层向下辐射的热量在电池片中驱动了电流。
   • C.因为组件把前一个晴天储存的能量慢慢释放出来。
   • D.因为云层和天空散射的漫射光仍会照射到组件上。✓ 答案

   到达阵列的太阳光由三部分组成：直接来自太阳的直射分量、被大气与云层散射的漫射分量，以及来自地面的反射分量。阴天几乎挡住了全部直射分量，但漫射分量依然存在，因此阵列仍以较低水平发电；光伏电池响应的是光而不是热，组件本身也不储存能量。

   编号 QB-UDWBYK依据： Solar radiation components: beam, diffuse and ground-reflected irradiance; NABCEP PV Associate task analysis, factors affecting performance报告此题的问题

9. 9. 一场降雪后，地面安装阵列周围的地面白亮耀眼，阵列的输出一度超过了晴空条件下的预期值。阵列平面辐照度中的哪一部分增加了？

   • A.大气层外分量，在地球大气层之上测得的那部分。
   • B.漫射分量，被高空水汽散射后到达的那部分。
   • C.反射分量，被明亮地面反射到组件上的那部分。✓ 答案
   • D.直射分量，沿直线从太阳圆面到达的那部分。

   阵列平面辐照度是直射、漫射和地面反射三部分之和，其中反射部分取决于周围地面的反照率。新雪和浅色屋面材料反射很强，使倾斜阵列多收到一部分辐照；与此同时，降雪伴随的低温还会抬高组件电压。

   编号 QB-CW3HJM依据： Plane-of-array irradiance components and ground-reflected (albedo) gain; NABCEP PV Associate task analysis, factors affecting performance报告此题的问题

10. 10. 某阵列在三月一个寒冷晴朗的上午所达到的瞬时交流功率，高于八月一个炎热雾霾午后的功率。对此最好的解释是什么？

    • A.低温电池的工作电压更高，且洁净空气透过的光更多。✓ 答案
    • B.低温电池的工作电流更高，因为低温下线路电阻下降。
    • C.高温电池的工作电压更高，但雾霾把热量反射回地面。
    • D.高温电池刚好达到额定功率，而低温电池低于额定值。

    组件电压的温度系数为负，因此在同样的光照下，低温电池的工作电压更高、输出功率也更大；而电流的正温度系数很小，在炎热天气下远不足以弥补电压的下降。此外，寒冷干燥的洁净空气对阳光的散射和吸收都少于炎热的雾霾天空，实际到达阵列的辐照度也更高。

    编号 QB-SDRDFR依据： Module temperature coefficients (voltage and power fall as cell temperature rises) and atmospheric attenuation of irradiance; NABCEP PV Associate task analysis, temperature and irradiance effects报告此题的问题

11. 11. 薄膜组件与晶体硅组件在物理构造上的根本区别是什么？

    • A.其半导体是沉积在衬底上的极薄薄膜，而非切割硅片。✓ 答案
    • B.其半导体被吸热层取代，靠热量而不是靠光来产生电流。
    • C.其半导体与晶硅片相同，只是玻璃更薄且没有边框。
    • D.其半导体是从单晶棒上切下的较厚硅片，逐片焊接成串。

    晶体硅组件由从硅锭上切割下来的硅片焊接成串联电池串构成，而薄膜组件是把仅有几微米厚的半导体层沉积在玻璃或柔性衬底上，再刻划成电池单元。这种结构差异正是薄膜组件转换效率通常较低、每瓦占用面积更大的原因，不过它们在高温和弱光条件下的表现往往更好。

    编号 QB-9WJ8VQ依据： Photovoltaic device technologies: wafer-based crystalline silicon versus deposited thin-film semiconductors; NABCEP PV Associate task analysis, PV modules报告此题的问题

12. 12. 组件铭牌功率是在标准测试条件（STC）下标定的。为什么实际运行的屋顶阵列很少能达到这一数值？

    • A.STC 规定绕过逆变器，因此交流侧永远达不到该额定值。
    • B.STC 规定由蓄电池吸收输出，而并网系统没有蓄电池。
    • C.STC 规定 1,000 W/m² 与 25 °C 的电池温度，屋顶阵列很少同时满足。✓ 答案
    • D.STC 规定组件是全新的，因此只有投运第一个月才算数。

    标准测试条件规定了 1,000 W/m² 的辐照度、25 °C 的电池温度和一个特定的参考光谱，目的是让不同厂家的组件可以在同一基准上比较。组件在强光下的实际温度远高于 25 °C，加上辐照度变化、积灰、线路损耗和逆变器损耗，实际输出都会偏离铭牌值，因此铭牌是一个参考额定值，而不是发电量的承诺。

    编号 QB-RDD3AQ依据： Standard test conditions for PV module ratings (1,000 W/m², 25 °C cell temperature, AM1.5 reference spectrum); NABCEP PV Associate task analysis, equipment specifications报告此题的问题

13. 13. 技术人员在强光下测量一块组件两根引线之间的电压，此时未接任何其他设备。该读数应与数据表上的哪个参数比较？

    • A.Isc，即两根引线短接时组件流过的电流。
    • B.Pmax，即组件工作在最大功率点时的功率。
    • C.Voc，即没有电流流过时组件两端的电压。✓ 答案
    • D.Vmp，即组件工作在最大功率点时的电压。

    未接任何负载时没有电流流过，这按定义就是开路状态，因此万用表读到的是开路电压 Voc。Vmp 和 Imp 描述的是带载后功率达到峰值的工作点，Isc 是输出短接时的电流；而 Voc 会随电池温度下降而升高，这正是最冷的晴天决定阵列最高电压的原因。

    编号 QB-8W7WPP依据： PV module datasheet parameters at STC: Voc, Isc, Vmp, Imp and Pmax; NABCEP PV Associate task analysis, equipment specifications报告此题的问题

14. 14. 在并网光伏系统中，逆变器最根本的作用是什么？

    • A.它把阳光转换为直流电，然后再把电流送到组件里去。
    • B.它把电网交流电转换为直流电，使组件在夜间保持充电。
    • C.它把阵列的直流电转换为与电网电压和频率一致的交流电。✓ 答案
    • D.它把进户交流电降压为供各支路使用的低压交流电。

    组件发出的是直流电，而建筑的配电线路和电网使用的是交流电，因此逆变器的核心任务就是把直流电转换成交流电，并使其与电网的电压和频率同步。同一台设备通常还承担最大功率点跟踪，以及并网设备所要求的电网支撑与防孤岛功能。

    编号 QB-UDF3TT依据： Function of a utility-interactive PV inverter: dc-to-ac conversion synchronized to grid voltage and frequency; NABCEP PV Associate task analysis, system components报告此题的问题

15. 15. 最大功率点跟踪最恰当的描述是下列哪一项？

    • A.一种计量功能，记录每天所达到的最高功率数值。
    • B.一种控制功能，不断调整工作电压，使阵列保持在最大功率点。✓ 答案
    • C.一种机械功能，转动阵列，使其跟随太阳在天空中移动。
    • D.一种保护功能，在阵列功率超过额定值时断开相关电路。

    阵列的电流—电压曲线上有一个拐点，在该点电压与电流的乘积最大，而这个拐点会随辐照度和电池温度不断移动。最大功率点跟踪就是由逆变器或优化器内部执行的控制动作，不断调整工作电压使阵列停留在该拐点上；它是一种功能而不是一个独立的硬件，也与机械式跟踪太阳无关。

    编号 QB-BW9W7T依据： Maximum power point tracking as an inverter control function on the module or array I-V curve; NABCEP PV Associate task analysis, inverters and power electronics报告此题的问题

16. 16. 安装在单块组件上的直流优化器，主要是为了解决下列哪个问题？

    • A.电池失衡：储能电池组中的各单体充电不够均衡。
    • B.组件失配：一块弱组件会限制整个串联组串的输出。✓ 答案
    • C.导体载流：组串电流超过了导线所允许的载流量。
    • D.电网波动：下午时段电网电压会出现明显起伏。

    由于串联组件共用同一个电流，一块被遮挡、积灰、损坏或本身偏弱的组件会拖累整串组件。直流优化器在组件层面进行最大功率点跟踪，并调整该组件对组串的贡献，从而把失配影响限制在局部；这类设备通常还提供组件级监控，并可作为降低阵列内导体电压的一种手段。

    编号 QB-TD4RMS依据： Module-level power electronics: dc-dc optimizers and mitigation of series-string mismatch; NABCEP PV Associate task analysis, power electronics报告此题的问题

17. 17. 下列哪一项正确地把某种安装方式与它对支承结构的要求对应起来？

    • A.地面安装阵列不需要基础，因为土壤直接承担其全部重量。
    • B.压载式平屋顶阵列以增加恒载的方式代替屋面穿孔固定。✓ 答案
    • C.屋顶上倾斜支架所受的风荷载比顺坡安装的阵列更小。
    • D.顺坡安装的斜屋顶阵列把荷载传给屋面板，而不是结构构件。

    压载式阵列靠自身重量固定而不是靠紧固件，因此避免了屋面穿孔，但增加了恒载，必须核算既有屋面结构能否承受。顺坡安装在斜屋顶上的阵列，其固定件必须锚固在结构构件上并对每个穿孔做好泛水处理；倾斜支架迎风面更大、上拔力更高；地面安装则需要按上拔力以及适用时的冻土深度设计基础。

    编号 QB-AWWJ2S依据： PV mounting systems: ballasted low-slope, attached pitched-roof and ground-mounted structures and their structural demands; NABCEP PV Associate task analysis, mounting and racking报告此题的问题

18. 18. 下列关于系统辅件与其功能的对应，哪一项是正确的？

    • A.光伏连接器——提供组件边框与支架之间的搭接通路。
    • B.汇流箱——把多路电源电路并联成一路输出，并配熔断保护。✓ 答案
    • C.过流保护装置——使阵列的输出与电网波形保持同步。
    • D.直流断路开关——限制故障电路能送往逆变器的电流大小。

    汇流箱把多路电源电路并联成一路输出电路，并且通常内置各路的过流保护装置。断路开关的作用是断开电路，以便对设备进行检修或隔离；过流保护装置用于保护导体不承受超过其额定值的电流；连接器只是导体的对插端接件，而设备的等电位搭接要靠列名的搭接件和设备接地导体来实现。

    编号 QB-NDB3SK依据： Balance-of-system functions: combiner boxes, disconnecting means, overcurrent protection, conductors and connectors; NABCEP PV Associate task analysis, system components报告此题的问题

19. 19. 光伏阵列投入运行之后，监控系统能起到什么作用？

    • A.它提高发电量，因为它让阵列保持在最佳工作点上。
    • B.它取代业主原本需要定期进行的现场目视检查。
    • C.它报告发电数据，便于发现并追查发电量偏低。✓ 答案
    • D.它保护阵列，在发生接地故障时自动断开相关电路。

    监控系统测量并上传功率和电量数据，常常可以细到组串或组件级别，从而把实际输出与依据场地和气象条件应有的发电量作比较，并把偏差追溯到积灰、遮挡、故障或设备失效。它是一种信息工具：既不调节阵列，也不提供保护，更不能代替现场的实地检查。

    编号 QB-5W5W6K依据： Role of PV monitoring and production data in system operations; NABCEP PV Associate task analysis, monitoring and system performance报告此题的问题

20. 20. 在带储能电池的光伏系统中，直流耦合与交流耦合的区别是什么？

    • A.直流耦合的电池由阵列直流经充电控制环节直接充电。✓ 答案
    • B.直流耦合的电池只能由电网充电，绝不能由阵列充电。
    • C.直流耦合的电池由交流输出经另一台逆变器环节充电。
    • D.直流耦合的电池与负载之间不存在任何形式的转换环节。

    在直流耦合系统中，阵列的直流电经充电控制器或混合逆变器的直流母线直接进入电池，能量在储存前不必先逆变。而在交流耦合系统中，光伏逆变器先把电变成交流，再由独立的电池逆变充电器把交流转回直流给电池充电，虽然多了一次转换，但便于给既有光伏系统加装储能。

    编号 QB-TRGAYE依据： AC-coupled versus DC-coupled photovoltaic and energy storage architectures; NABCEP PV Associate task analysis, energy storage报告此题的问题

21. 21. 一位客户的并网光伏系统没有配备电池，他问：为什么电网停电时，即使是晴天中午家里也会断电？正确的解释是什么？

    • A.逆变器必须停止输出，直到电力公司到电表处将其复位。
    • B.逆变器必须停止输出，因为停电时组件不再产生直流电。
    • C.逆变器必须停止输出，因为中午阵列直流电压会崩溃。
    • D.逆变器必须停止输出到失电线路，而且它无法单独为住宅供电。✓ 答案

    并网型逆变器都带有防孤岛保护：一旦电网失电，逆变器立即停止输出，避免把电能送到检修人员和公众可能当作已停电的线路上。此时阵列其实仍在发出直流电，但要给住宅供电，必须同时具备储能、能够自行建立孤岛运行的逆变器，以及与电网隔离开的备电配电盘，而普通并网系统并不具备这些条件。

    编号 QB-B9PFJF依据： Anti-islanding function of utility-interactive inverters and the requirement for storage with an islanding-capable inverter to supply loads during an outage; NABCEP PV Associate task analysis, PV system types报告此题的问题

练习题依据 NABCEP 太阳能光伏助理（PV Associate）岗位任务分析公布的知识领域，以及光伏工程与安全领域的通用权威资料编写。NABCEP 与本网站无关联，也未对本网站作出认可。本题库刻意回避规范尺寸数值、厂商产品参数、补贴政策与价格——这些内容会变动，且因辖区而异；实际作业请以主管审批机构采用的电气与建筑规范、设备厂商说明书以及所在单位的安全规程为准。考试前请向 NABCEP 确认当前的报考要求。 关于 NABCEP 助理认证项目 →