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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(zhǎng)“爭(zhēng)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(lái)，其余大部分太陽(yáng)光都反射， 這樣在投射到農(nóng)地表面的太陽(yáng)光就大幅減少，水蒸發(fā)也會(huì)大幅減少，同時(shí)采用現(xiàn)代太陽(yáng)能聚光光伏技術(shù)將 80%以上太 陽(yáng)光收集起來(lái)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(guó)大片干旱缺水農(nóng)地水蒸發(fā)與降水量的平衡。 

成果簡(jiǎn)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(kāi)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(guò)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(duì)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(shí)達(dá)到了 96.5%。 項(xiàng)目來(lái)源：自行開(kāi)發(fā) 技術(shù)領(lǐng)域：新能源 應(yīng)用

1. 痛點(diǎn)問(wèn)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(dòng)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(dòng)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(dòng)汽車充放電站也將具有更大的優(yōu)勢(shì)。推動(dòng)光伏供電的電動(dòng)汽車充放電站的建設(shè)，不僅發(fā)展了電動(dòng)汽車行業(yè)，也推動(dòng)了光伏產(chǎn)業(yè)及新能源的發(fā)展，同時(shí)對(duì)于節(jié)能減排，改善環(huán)境具有雙重推動(dòng)作用。 現(xiàn)有的光伏電動(dòng)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(dòng)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(guò)多級(jí)電力電子變換器實(shí)現(xiàn)，即需要多級(jí)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(jí)電力電子變換的現(xiàn)有方案效率低，成本高，無(wú)法對(duì)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(gè)或多個(gè)高頻逆變器，與一個(gè)或多個(gè)光伏電池組件一一對(duì)應(yīng)連接，以及多端口變換器。高頻交流逆變器之間通過(guò)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(gè)端口以及與蓄電池連接的一個(gè)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(duì)于一個(gè)或多個(gè)光伏電池組件中的每一個(gè)，采集該光伏電池組件的輸出電流和輸出電壓，對(duì)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(duì)應(yīng)的高頻逆變器中的開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對(duì)于多端口變換器中開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 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(yíng)商等企業(yè)合作，開(kāi)展知識(shí)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(kāi)。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(shí)序數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量預(yù)測(cè)。研發(fā)基于態(tài)勢(shì)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(qǐng)發(fā)明專利 3 項(xiàng)，發(fā)表論文 3 篇。應(yīng)用場(chǎng)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(jí)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(jí)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(cè)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(shuō)明： 輸入?yún)?shù)：推薦最大太陽(yáng)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(guò)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(yáng)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(wú)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(guó)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(guò)12%的 1 平方厘米面積的聚合物太陽(yáng)電池。大面積模組器件效率也超過(guò)了 12%，多次刷新國(guó)際權(quán)威第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)認(rèn)證的同類器件的最高效率，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。 

在雙碳政策的背景下，近年來(lái)光伏裝機(jī)量不斷攀升，但太陽(yáng)能資源自身波動(dòng)性及隨機(jī)性特點(diǎn)使其發(fā)電過(guò)程中的驟升或驟降現(xiàn)象對(duì)電力系統(tǒng)的合理調(diào)控和有效調(diào)度帶來(lái)困難，容易造成棄光現(xiàn)象的發(fā)生。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)光伏發(fā)電功率可以使電力調(diào)度部門(mén)及時(shí)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(cè)的結(jié)果精度與其時(shí)間尺度具有強(qiáng)相關(guān)性，因而對(duì)于光伏場(chǎng)站而言，分鐘級(jí)的出力預(yù)報(bào)信息具有較高的參考價(jià)值。 光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)是基于光伏電力不穩(wěn)定性特征和電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)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(duì)太陽(yáng)輻射無(wú)規(guī)律的遮擋造成，該遮擋過(guò)程難以量化，對(duì)超短期內(nèi)光伏輸出爬坡預(yù)測(cè)造成了很大的困難。 為量化云團(tuán)對(duì)太陽(yáng)輻射的遮擋過(guò)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(jué)原理，采用兩臺(tái)全天空成像儀捕捉天空?qǐng)D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?qǐng)D像計(jì)算得到云團(tuán)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)狀態(tài)短期內(nèi)保持恒定，對(duì)未來(lái)15分鐘內(nèi)云團(tuán)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行刻畫(huà)，再通過(guò)天文算法計(jì)算得到的太陽(yáng)方位，推算得出當(dāng)前云團(tuán)狀況下未來(lái)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(duì)太陽(yáng)光的遮擋率大小，以其為依據(jù)對(duì)理論計(jì)算出的太陽(yáng)輻照數(shù)據(jù)進(jìn)行削減修正，由此完成未來(lái)15分鐘內(nèi)的分鐘級(jí)超短期光伏功率變化預(yù)測(cè)。 本方法相比于基于衛(wèi)星云圖的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，觀測(cè)設(shè)備僅需兩臺(tái)全天空成像儀，安裝更為靈活且兼具更優(yōu)的性價(jià)比；設(shè)備還具備更高的時(shí)空分辨率，因而可以實(shí)現(xiàn)云團(tuán)的精細(xì)觀測(cè)，從而可完成更高精度的預(yù)測(cè)任務(wù)，預(yù)測(cè)結(jié)果具備更高的準(zhǔn)確性。 創(chuàng)新點(diǎn) 1、開(kāi)發(fā)出一種基于雙目視覺(jué)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(kāi)發(fā)出一種基于云團(tuán)透射率和地面陰影軌跡預(yù)測(cè)的光伏場(chǎng)站出力分鐘級(jí)預(yù)測(cè)方法。 市場(chǎng)前景 隨著全球加快應(yīng)對(duì)氣候變化，光伏市場(chǎng)需求持續(xù)增加，數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)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(lái)十幾年，中國(guó)太陽(yáng)能裝機(jī)容量的復(fù)合增長(zhǎng)率將高達(dá)25%以上。根據(jù)光伏發(fā)電行業(yè)國(guó)家政策規(guī)劃，未來(lái)將著力推進(jìn)光伏基地化開(kāi)發(fā)、分布式化開(kāi)發(fā)以及綜合水風(fēng)光的綜合基地開(kāi)發(fā)。 無(wú)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(kāi)發(fā)，還是整縣屋頂分布式光伏試點(diǎn)的組織開(kāi)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(cè)為電網(wǎng)調(diào)度提供參考與保護(hù)。預(yù)測(cè)精度直接影響著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，更會(huì)影響所有市場(chǎng)參與者的經(jīng)濟(jì)收益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年，我國(guó)發(fā)電功率預(yù)測(cè)市場(chǎng)的規(guī)模為6.34億元，預(yù)計(jì)2019年至2024年市場(chǎng)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(cè)市場(chǎng)規(guī)模將增加至6.51億元。從中可以看出，光伏出力預(yù)測(cè)具備廣闊的市場(chǎng)前景。 本成果可實(shí)現(xiàn)霧霾、多云等極端天氣下的分鐘級(jí)光伏出力預(yù)報(bào)，滿足對(duì)電網(wǎng)調(diào)度及運(yùn)營(yíng)管理的需求同時(shí)兼具精度與成本優(yōu)勢(shì)。未來(lái)，隨著新能源信息化應(yīng)用環(huán)節(jié)的增加以及應(yīng)用對(duì)象的轉(zhuǎn)變，類似光伏功率預(yù)測(cè)等信息化服務(wù)將成為主要需求，光伏出力預(yù)測(cè)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(guó)長(zhǎng)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(dòng)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(chǔ)場(chǎng)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(wàn)千瓦、光伏發(fā)電30萬(wàn)千瓦、配套建設(shè)55萬(wàn)千瓦儲(chǔ)能系統(tǒng)），在電站現(xiàn)場(chǎng)部署了兩臺(tái)天空成像儀，并配備了集實(shí)時(shí)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(shí)發(fā)電功率、超短期功率預(yù)測(cè)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(yáng)能光伏光熱聯(lián)用技術(shù)就是將單一的光伏組件和太陽(yáng)能集熱器有機(jī)結(jié)合起來(lái)，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(shí)將太陽(yáng)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(yáng)能的綜合利用率。光伏/光熱集熱器(photovoltaic thermal collector，簡(jiǎn)寫(xiě)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(yáng)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(wèn)題 光伏太陽(yáng)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(yáng)能電池，但是它仍然存在著多種問(wèn)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(shí)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(chǎng)合如窗戶等。 2. 解決方案 鈣鈦礦太陽(yáng)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(lái)制備效率更高的疊層太陽(yáng)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(yáng)能電池安裝沒(méi)有傾斜角要求。此外，還可以制備半透明的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。基于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的這些特點(diǎn)，可以開(kāi)發(fā)多種形式的太陽(yáng)能電池新應(yīng)用場(chǎng)景。本實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了真空蒸發(fā)制備高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的新工藝，并且通過(guò)多種方法大幅度提高了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性，結(jié)合鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的特點(diǎn)可開(kāi)發(fā)多種應(yīng)用場(chǎng)景的太陽(yáng)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(chǎng)地約800平方米，購(gòu)置相關(guān)的設(shè)備需要資金約2000萬(wàn)元。 2、從事光伏發(fā)電和清潔能源相關(guān)的企業(yè)，可開(kāi)展合作技術(shù)開(kāi)發(fā)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓。