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光伏農(nóng)業(yè)行業(yè)面臨光伏發(fā)電和植物生長“爭光”的矛盾，本項(xiàng)目利用低成本的聚合物多層膜將農(nóng)作物光合作用所需要主要光譜成分濾出來，其余大部分太陽光都反射， 這樣在投射到農(nóng)地表面的太陽光就大幅減少，水蒸發(fā)也會大幅減少，同時采用現(xiàn)代太陽能聚光光伏技術(shù)將 80%以上太 陽光收集起來用于發(fā)電，實(shí)現(xiàn)“種地”+“發(fā)電”兩不誤。 可提高農(nóng)戶收入，并從源頭上幫助實(shí)現(xiàn)中國大片干旱缺水農(nóng)地水蒸發(fā)與降水量的平衡。 

成果簡介：光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)可將光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)可接收的電能。本項(xiàng)目所開發(fā)的光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)具有最大功率點(diǎn)跟蹤功能和反 孤島能力。網(wǎng)側(cè)采用 VSI 結(jié)構(gòu)逆變器，通過網(wǎng)側(cè)電抗器直接并網(wǎng)。這種并網(wǎng) 結(jié)構(gòu)確保了并網(wǎng)的靈活性和可靠性。利用升壓變換器對光伏電池進(jìn)行控制， 實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)追蹤。系統(tǒng)的效率在滿功率 20kW時達(dá)到了 96.5%。 項(xiàng)目來源：自行開發(fā) 技術(shù)領(lǐng)域：新能源 應(yīng)用

1. 痛點(diǎn)問題 隨著能源危機(jī)和節(jié)能減排的驅(qū)使，大力發(fā)展電動汽車成為緩解能源危機(jī)和環(huán)境污染的有效途徑，汽車燃油是石油消耗的主體。汽車尾氣占全世界總二氧化碳排放量的10%至15%。電動汽車可以減小二氧化碳的排放量，改善大氣環(huán)境。以光伏電池作為新能源輸入的電動汽車充放電站也將具有更大的優(yōu)勢。推動光伏供電的電動汽車充放電站的建設(shè)，不僅發(fā)展了電動汽車行業(yè)，也推動了光伏產(chǎn)業(yè)及新能源的發(fā)展，同時對于節(jié)能減排，改善環(huán)境具有雙重推動作用。 現(xiàn)有的光伏電動汽車充電站仍以交流母線或直流母線進(jìn)行光伏電池、電動汽車蓄電池和電網(wǎng)之間的能量變換。現(xiàn)有的能量變換需要通過多級電力電子變換器實(shí)現(xiàn)，即需要多級直流-直流變換器，直流交流變換器等，這使得能量變換的效率很低。多級電力電子變換的現(xiàn)有方案效率低，成本高，無法對產(chǎn)業(yè)瓶頸形成有效突破。 2. 解決方案 本項(xiàng)目提出了一種高效的新型光伏充電系統(tǒng)，和用于此系統(tǒng)的充電控制方法。 新型光伏充電系統(tǒng)包括：一個或多個高頻逆變器，與一個或多個光伏電池組件一一對應(yīng)連接，以及多端口變換器。高頻交流逆變器之間通過高頻交流母線連接。多端口變換器包括分別與高頻交流母線和直流母線連接的兩個端口以及與蓄電池連接的一個端口。多端口變換器用于實(shí)現(xiàn)高頻交流母線、直流母線與蓄電池之間的能量變換。 用于光伏充電系統(tǒng)的充電控制方法包括：對于一個或多個光伏電池組件中的每一個，采集該光伏電池組件的輸出電流和輸出電壓，對該光伏電池組件進(jìn)行最大功率跟蹤，并輸出電壓給定值。將電壓給定值與該光伏電池組件的輸出電壓進(jìn)行比較，并輸出光伏電池比較結(jié)果；根據(jù)比較結(jié)果控制與該光伏電池組件相對應(yīng)的高頻逆變器中的開關(guān)管的驅(qū)動信號相對于多端口變換器中開關(guān)管的驅(qū)動信號的移相角；將多端口變換器輸入蓄電池的輸入電流與蓄電池的充電電流曲線進(jìn)行比較，并輸出蓄電池的比較結(jié)果，根據(jù)此結(jié)果利用脈寬調(diào)制方式控制多端口變換器中的開關(guān)管驅(qū)動信號。 合作需求 與新能源乘用車/商用車整車廠、房地產(chǎn)企業(yè)，充電運(yùn)營商等企業(yè)合作，開展知識成果落地和工程化的工作。

本成果圍繞光伏并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量展開。基于深度學(xué)習(xí)算法，研究諧波等電能質(zhì)量指標(biāo)變化規(guī)律，運(yùn)用特征提取技術(shù)處理時序數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量預(yù)測。研發(fā)基于態(tài)勢感知的電能質(zhì)量調(diào)控裝置，總諧波補(bǔ)償率不小于 90%，補(bǔ)償次數(shù) 2 - 50 次。成果形式包括研究報告、調(diào)控裝置示范應(yīng)用，申請發(fā)明專利 3 項(xiàng)，發(fā)表論文 3 篇。應(yīng)用場景涵蓋光伏電站、配電網(wǎng)等，可提升電網(wǎng)可靠性與經(jīng)濟(jì)性，減少設(shè)備損耗、優(yōu)化調(diào)控策略、降低棄光率，為新能源消納提供支撐。

研制了 5kW 至 500kW 不同功率等級的單相、三相光伏并網(wǎng)逆變器，掌握了主電路、控制系統(tǒng)、系統(tǒng)集成等關(guān)鍵技術(shù)。

研制了5kW至500kW不同功率等級的單相、三相光伏并網(wǎng)逆變器，掌握了主電路、控制系統(tǒng)、系統(tǒng)集成等關(guān)鍵技術(shù)。 技術(shù)特點(diǎn):    具有效率高、輸出電流諧波含量低、輸入電壓范圍寬等特點(diǎn)，具有孤島檢測和低電壓穿越功能。  主要技術(shù)指標(biāo)： 1500kW光伏并網(wǎng)逆變器參數(shù)說明： 輸入?yún)?shù)：推薦最大太陽電池陣列功率550kWp 直流電壓范圍（MPPT）450~820V 允許最大直流電壓880V 最大陣列電流2 x 611A MPP跟蹤快速、精確MPP跟蹤 輸出參數(shù)：額定交流輸出功率500kW 運(yùn)行電網(wǎng)電壓270VAC±10%額定交流電流1069A供電系統(tǒng)TT、TN-C、TN-S運(yùn)行中的電網(wǎng)頻率50Hz±0.5Hz電網(wǎng)電流的諧波畸變<2% 功率因數(shù)（額定功率下）1過載能力120%/1min短路保護(hù)150%/（<0.1s） 效率：最大效率      98.8%歐洲效率98.6% 應(yīng)用范圍： 家用、建筑用中小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)；大規(guī)模光伏電站。

半透明有機(jī)光伏電池具有柔性、質(zhì)輕、無毒、顏色與透明度可調(diào)、 可采用大面積印刷制備、在全方位入射角且弱光環(huán)境下仍保持高 效率等特性，在便攜式可穿戴電子器件、可充電軍用帳篷、汽車及建筑玻璃等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。華南理工大學(xué)發(fā)光材料 與器件國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)了基于酰亞胺功能化苯并三氮唑、 萘二并噻二唑單元的聚合物半導(dǎo)體材料體系，在實(shí)驗(yàn)室小面積有機(jī)光伏器件的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到18%，在世界范圍內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了驗(yàn)證效率超過12%的 1 平方厘米面積的聚合物太陽電池。大面積模組器件效率也超過了 12%，多次刷新國際權(quán)威第三方檢測機(jī)構(gòu)認(rèn)證的同類器件的最高效率，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。 

在雙碳政策的背景下，近年來光伏裝機(jī)量不斷攀升，但太陽能資源自身波動性及隨機(jī)性特點(diǎn)使其發(fā)電過程中的驟升或驟降現(xiàn)象對電力系統(tǒng)的合理調(diào)控和有效調(diào)度帶來困難，容易造成棄光現(xiàn)象的發(fā)生。準(zhǔn)確預(yù)測光伏發(fā)電功率可以使電力調(diào)度部門及時調(diào)整調(diào)度計(jì)劃，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，促進(jìn)新能源消納。預(yù)測的結(jié)果精度與其時間尺度具有強(qiáng)相關(guān)性，因而對于光伏場站而言，分鐘級的出力預(yù)報信息具有較高的參考價值。 光伏發(fā)電功率預(yù)測是基于光伏電力不穩(wěn)定性特征和電力系統(tǒng)實(shí)時平衡要求矛盾而產(chǎn)生的一種需求。超短期內(nèi)光伏輸出功率爬坡主要由云團(tuán)對太陽輻射無規(guī)律的遮擋造成，該遮擋過程難以量化，對超短期內(nèi)光伏輸出爬坡預(yù)測造成了很大的困難。 為量化云團(tuán)對太陽輻射的遮擋過程，本課題利用天空成像儀獲取云團(tuán)參數(shù)（云高，云速，云團(tuán)形狀），云高方面：基于雙目視覺原理，采用兩臺全天空成像儀捕捉天空圖片，根據(jù)雙目攝像機(jī)視差及其幾何關(guān)系反向推算得出云團(tuán)高度；云速方面，結(jié)合單攝像機(jī)拍攝的連續(xù)天空圖像計(jì)算得到云團(tuán)的運(yùn)動速度矢量；云團(tuán)形狀方面：利用圖像畸變矯正技術(shù)，結(jié)合云高信息，可獲取云團(tuán)形狀信息。根據(jù)上述云團(tuán)物理信息，默認(rèn)云團(tuán)運(yùn)動狀態(tài)短期內(nèi)保持恒定，對未來15分鐘內(nèi)云團(tuán)運(yùn)動軌跡進(jìn)行刻畫，再通過天文算法計(jì)算得到的太陽方位，推算得出當(dāng)前云團(tuán)狀況下未來15分鐘地面陰影的變化情況，以此判斷光伏板的遮擋情況。后根據(jù)云團(tuán)厚度情況判斷其對太陽光的遮擋率大小，以其為依據(jù)對理論計(jì)算出的太陽輻照數(shù)據(jù)進(jìn)行削減修正，由此完成未來15分鐘內(nèi)的分鐘級超短期光伏功率變化預(yù)測。 本方法相比于基于衛(wèi)星云圖的數(shù)值天氣預(yù)報，觀測設(shè)備僅需兩臺全天空成像儀，安裝更為靈活且兼具更優(yōu)的性價比；設(shè)備還具備更高的時空分辨率，因而可以實(shí)現(xiàn)云團(tuán)的精細(xì)觀測，從而可完成更高精度的預(yù)測任務(wù)，預(yù)測結(jié)果具備更高的準(zhǔn)確性。 創(chuàng)新點(diǎn) 1、開發(fā)出一種基于雙目視覺原理及圖像處理技術(shù)的云團(tuán)多尺度信息獲取方法。 2、開發(fā)出一種基于云團(tuán)透射率和地面陰影軌跡預(yù)測的光伏場站出力分鐘級預(yù)測方法。 市場前景 隨著全球加快應(yīng)對氣候變化，光伏市場需求持續(xù)增加，數(shù)據(jù)顯示，我國光伏行業(yè)在2021年繼續(xù)高歌猛進(jìn)，光伏新增裝機(jī)創(chuàng)歷史新高，達(dá)到54.88GW。未來十幾年，中國太陽能裝機(jī)容量的復(fù)合增長率將高達(dá)25%以上。根據(jù)光伏發(fā)電行業(yè)國家政策規(guī)劃，未來將著力推進(jìn)光伏基地化開發(fā)、分布式化開發(fā)以及綜合水風(fēng)光的綜合基地開發(fā)。 無論是以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點(diǎn)的大型風(fēng)電光伏基地開發(fā)，還是整縣屋頂分布式光伏試點(diǎn)的組織開展，或是綜合多種發(fā)電手段的新能源大規(guī)模發(fā)展，都需要準(zhǔn)確的光伏發(fā)電功率預(yù)測為電網(wǎng)調(diào)度提供參考與保護(hù)。預(yù)測精度直接影響著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，更會影響所有市場參與者的經(jīng)濟(jì)收益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年，我國發(fā)電功率預(yù)測市場的規(guī)模為6.34億元，預(yù)計(jì)2019年至2024年市場年均復(fù)合增速為16.2%，預(yù)計(jì)2024年光伏發(fā)電功率預(yù)測市場規(guī)模將增加至6.51億元。從中可以看出，光伏出力預(yù)測具備廣闊的市場前景。 本成果可實(shí)現(xiàn)霧霾、多云等極端天氣下的分鐘級光伏出力預(yù)報，滿足對電網(wǎng)調(diào)度及運(yùn)營管理的需求同時兼具精度與成本優(yōu)勢。未來，隨著新能源信息化應(yīng)用環(huán)節(jié)的增加以及應(yīng)用對象的轉(zhuǎn)變，類似光伏功率預(yù)測等信息化服務(wù)將成為主要需求，光伏出力預(yù)測技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大，滲透率也將繼續(xù)加深。 應(yīng)用案例 本成果已應(yīng)用于中國長江三峽集團(tuán)有限公司聯(lián)合華北電力大學(xué)和北京四方繼保自動化股份有限公司研發(fā)的面向大規(guī)模并網(wǎng)友好型風(fēng)光儲場站群智慧運(yùn)維系統(tǒng)。該系統(tǒng)依托于三峽集團(tuán)烏蘭察布新一代電網(wǎng)友好綠色電站示范項(xiàng)目（項(xiàng)目總裝機(jī)：風(fēng)電170萬千瓦、光伏發(fā)電30萬千瓦、配套建設(shè)55萬千瓦儲能系統(tǒng)），在電站現(xiàn)場部署了兩臺天空成像儀，并配備了集實(shí)時3d天空云團(tuán)、電站精細(xì)模型、氣象站數(shù)據(jù)、電站實(shí)時發(fā)電功率、超短期功率預(yù)測等于一體的數(shù)字孿生3d可視化系統(tǒng)，極大提高了電站智慧運(yùn)維的便捷性。

太陽能光伏光熱聯(lián)用技術(shù)就是將單一的光伏組件和太陽能集熱器有機(jī)結(jié)合起來，光伏組件即作為光電轉(zhuǎn)換裝置，又作為集熱器的吸熱體，同時將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能和電能，從而實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，以提高太陽能的綜合利用率。光伏/光熱集熱器(photovoltaic thermal collector，簡寫為PV/T集熱器)與傳統(tǒng)獨(dú)立的光伏系統(tǒng)和集熱系統(tǒng)相比，具有1、提高了太陽能的綜合利用率；2、它可以共用一些組件，從而降低了系統(tǒng)的成本；3、減少了需要的安裝面積，有利于建筑的美觀。

1. 痛點(diǎn)問題 光伏太陽能發(fā)電是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要途徑。目前主流的光伏發(fā)電技術(shù)采用的是晶硅太陽能電池，但是它仍然存在著多種問題。主要包括效率還有待進(jìn)一步提高；光電轉(zhuǎn)換效率受光照強(qiáng)度影響大（光照較弱的時候幾乎不發(fā)電）；有傾斜角要求不適合用于立面；不便用于需要透光的場合如窗戶等。 2. 解決方案 鈣鈦礦太陽能電池是新一代光伏發(fā)電技術(shù)的典型代表。鈣鈦礦是一類帶隙可調(diào)的材料，因而可以用來制備效率更高的疊層太陽能電池。作為直接帶隙材料，鈣鈦礦光吸收系數(shù)高，光電轉(zhuǎn)換效率不受光照強(qiáng)度影響，而且可以利用散射光發(fā)電，因此鈣鈦礦太陽能電池安裝沒有傾斜角要求。此外，還可以制備半透明的鈣鈦礦太陽能電池。基于鈣鈦礦太陽能電池的這些特點(diǎn)，可以開發(fā)多種形式的太陽能電池新應(yīng)用場景。本實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了真空蒸發(fā)制備高效率鈣鈦礦太陽能電池的新工藝，并且通過多種方法大幅度提高了鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性，結(jié)合鈣鈦礦太陽能電池的特點(diǎn)可開發(fā)多種應(yīng)用場景的太陽能光伏電池產(chǎn)品。 合作需求 可行的需求包括： 1、中試驗(yàn)證和連續(xù)化生產(chǎn)線需要場地約800平方米，購置相關(guān)的設(shè)備需要資金約2000萬元。 2、從事光伏發(fā)電和清潔能源相關(guān)的企業(yè)，可開展合作技術(shù)開發(fā)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓。