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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(bào)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。

太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可用于建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)或中西部地區(qū)中小型集中組網(wǎng)光伏發(fā)電站。北京交通大學(xué)新能源研究所引進(jìn)德國SMA公司先進(jìn)的太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備，已成功并網(wǎng)運(yùn)行兩年多，掌握了大量光伏電站運(yùn)行技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。 在消化吸收先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，自主研發(fā)了3kW光伏并網(wǎng)逆變器。該產(chǎn)品擁有最大功率點(diǎn)跟蹤控制，能量輸出控制，系統(tǒng)安全保護(hù)，孤島檢測等核心技術(shù)。此外，北京交通大學(xué)為德國SMA公司中國辦事處開發(fā)了大屏幕光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)演示軟件，無需專門的顯示設(shè)備，可以在家用液晶、等離子電視或家用計(jì)算機(jī)上實(shí)時監(jiān)控、演示系統(tǒng)狀態(tài)。該軟件目前已經(jīng)成為該公司逆變器產(chǎn)品的配套中文軟件，被廣泛使用。 應(yīng)用范圍： 建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)或中西部地區(qū)中小型集中組網(wǎng)光伏發(fā)電站。

太陽能光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率隨電池溫度的升高而降低，電池板長期在高溫下工作還會因老化 而縮短使用壽命。本項(xiàng)目提出了基于微熱管陣列技術(shù)的太陽能光伏電池散熱降溫技術(shù)的新方法，以及 光伏廢熱高效利用的熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，成功解決了傳統(tǒng)光伏電池由于電池溫度高而引發(fā)的發(fā)電效率低、 電池壽命降低及熱故障的技術(shù)瓶頸，極大提高了光伏組件的太陽能綜合利用效率。目前該技術(shù)與產(chǎn)品 是國內(nèi)外唯一能產(chǎn)業(yè)化與商業(yè)化運(yùn)行的技術(shù)與產(chǎn)品。該技術(shù)可將光伏電池的溫度控制在 45℃—55℃以下，可相對提高電池組件的發(fā)電功率及發(fā)電效率  10％—30%，還可防止電池板過熱，延長電池板的使用壽命，同時實(shí)現(xiàn) 40% 左右的電池板廢熱利用，太陽能綜合利用效率在 50% 以上。

分布式光伏數(shù)據(jù)分析的主要內(nèi)容分為三大部分：動態(tài)數(shù)據(jù)分析、諧波分析和故障事件分析。對動態(tài)數(shù)據(jù)，軟件可以設(shè)置電壓、電流、角度、頻率等額定值和越限門檻值，并可以繪制發(fā)生故障時刻前后若干秒的電壓、電流、有功、無功曲線。諧波分析可以計(jì)算諧波電壓總畸變率、奇次諧波電壓含有率、偶次諧波電壓含有率、諧波電流是否越限。故障事件分析可以把故障數(shù)據(jù)解讀成便于閱讀的故障文件。 創(chuàng)新點(diǎn) 對采集的動態(tài)電力數(shù)據(jù)可以形成完整的分析報(bào)告，并對故障事件形成完整的分析報(bào)告。 市場前景 電網(wǎng)運(yùn)行的各種場景，都會產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)。為了在這些數(shù)據(jù)里找到有效信息，需要有數(shù)據(jù)分析軟件幫助用戶實(shí)現(xiàn)。只要是電網(wǎng)運(yùn)行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，都能在該軟件框架的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析相關(guān)功能。目前已經(jīng)開展針對分布式光伏及電采暖數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并可以形成完整故障報(bào)告。

基于自主路徑規(guī)劃的光伏板表面自適應(yīng)無水清潔技術(shù)。面向光伏板壁面全方位清潔檢測的基本需求，針對光伏板表面結(jié)構(gòu)化環(huán)境，研究并設(shè)計(jì)自適應(yīng)路徑規(guī)劃算法，解決光伏板表面自適應(yīng)清潔與缺陷檢測死角問題，切實(shí)提高光伏板表面清潔度與表面檢測范圍，實(shí)現(xiàn)光伏板表面全面深度清潔與檢測，最大化降低發(fā)電效率損失。 一、項(xiàng)目進(jìn)展 創(chuàng)意計(jì)劃階段 二、負(fù)責(zé)人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時間 學(xué)號 茍益鵬 機(jī)器人產(chǎn)業(yè)學(xué)院/ 2020/2024 20497214 李川 機(jī)器人產(chǎn)業(yè)學(xué)院/自動化 2020/2024 20416216 張涵琳 機(jī)器人產(chǎn)業(yè)學(xué)院/自動化 2020/2024 20461106 三、指導(dǎo)教師 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 徐淑玲 機(jī)器人產(chǎn)業(yè)學(xué)院 院長 智能制造 戴昌志 機(jī)器人產(chǎn)業(yè)學(xué)院 指導(dǎo)老師 人工智能 四、項(xiàng)目簡介 目前市面上的清潔車無法做到完全無人化值守，我們希望能解決清潔車全自動化清潔問題。 基于自主路徑規(guī)劃的光伏板表面自適應(yīng)無水清潔技術(shù)。面向光伏板壁面全方位清潔檢測的基本需求，針對光伏板表面結(jié)構(gòu)化環(huán)境，研究并設(shè)計(jì)自適應(yīng)路徑規(guī)劃算法，解決光伏板表面自適應(yīng)清潔與缺陷檢測死角問題，切實(shí)提高光伏板表面清潔度與表面檢測范圍，實(shí)現(xiàn)光伏板表面全面深度清潔與檢測，最大化降低發(fā)電效率損失。同時研究使用與光伏板表面的無水清潔技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光伏表面的無水清潔，減低水資源使用，提升系統(tǒng)應(yīng)用對環(huán)境的友好性。

該成果采用兩級式電路，兩級式光伏并網(wǎng)逆變器一般是在逆變器前級加入一個 DC/DC變換器。前級 DC/DC 變換器主要完成最大功率點(diǎn)跟蹤功能，通過控制太陽能電池板的輸出電壓 UPV 跟蹤基準(zhǔn) Umppt，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)太陽能電池板最大功率輸出， PI 調(diào)節(jié)器的輸出與載波比較生成 PWM 信號控制 DC/DC 變換器的開關(guān)管。后級 DC/AC 環(huán)節(jié)主要實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)功能和穩(wěn)定直流母線電壓功能。成果中兩級式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是由前級一個 Boost 變換器和后級一個全橋逆變器構(gòu)成。

我們對如何通過預(yù)測控制的各要素設(shè)計(jì)，提升逆變系統(tǒng)的性能指標(biāo)，進(jìn)行研究，取得了良好的成果。對LCL型三電平逆變系統(tǒng)，我們在分析系統(tǒng)指標(biāo)與系統(tǒng)控制量之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的基于個離散控制量的預(yù)測控制器，為解決該類非線性約束優(yōu)化在線計(jì)算量大的問題，基于分值定界的思想提出了相應(yīng)基于DSP的快速算法。為進(jìn)一步提升逆變系統(tǒng)的效率等指標(biāo)，我們提出了變系數(shù)的光伏逆變預(yù)測控制器，在目標(biāo)函數(shù)中對電流跟蹤和大電流時開關(guān)動作的抑制實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的系數(shù)表達(dá)式并給出相關(guān)算法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。我們進(jìn)一步研究了基于預(yù)測控制的微電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)度問題，針對微電網(wǎng)群系統(tǒng)集中式優(yōu)化計(jì)算量巨大的問題，我們從結(jié)合ADMM，從給出了系統(tǒng)的分布式預(yù)測控制器并對其在線迭代算法并進(jìn)行了研究和驗(yàn)證。同時，我們對無線并聯(lián)型逆變系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。達(dá)到了預(yù)期研究目標(biāo)。

本發(fā)明提供一種太陽能自動跟蹤光伏發(fā)電驅(qū)動系統(tǒng)，旨在提供一種以太陽能為能源的用于太陽能集熱板轉(zhuǎn)動的驅(qū)動系統(tǒng)，它包括太陽能槽式集熱板、太陽能自動跟蹤儀、太陽能電池組件、電機(jī)箱、電機(jī)、傳動齒輪、轉(zhuǎn)動軸、蓄電池。本系統(tǒng)在太陽光自動跟蹤儀的帶動下能全天候跟蹤太陽光，通過太陽能電池組件的光伏發(fā)電為太陽能槽式集熱板的轉(zhuǎn)動提供動力源，使該系統(tǒng)具有很高的光能利用率和傳質(zhì)效率，采用固定式太陽能電池的效率一般在10%左右，而采用自動跟蹤技術(shù)可使太陽能電池效率率達(dá)到20%左右。太陽能發(fā)電所提供的驅(qū)動動力源，使本系統(tǒng)擺脫外接電源的束縛，做到了高效節(jié)能，自給自足。