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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(dòng)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(duì)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(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)太陽輻射無規(guī)律的遮擋造成，該遮擋過程難以量化，對(duì)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(duì)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(tái)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(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15分鐘內(nèi)云團(tuán)運(yùn)動(dòng)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(duì)太陽光的遮擋率大小，以其為依據(jù)對(duì)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(jí)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(bào)，觀測設(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，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(jí)預(yù)測方法。 市場前景 隨著全球加快應(yīng)對(duì)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(huì)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(jí)光伏出力預(yù)報(bào)，滿足對(duì)電網(wǎng)調(diào)度及運(yùn)營管理的需求同時(shí)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(duì)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(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(chǔ)能系統(tǒng)），在電站現(xiàn)場部署了兩臺(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。

光伏組件生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)讓學(xué)員以車間技術(shù)人員的身份參與晶硅光伏組件的生產(chǎn)工作。學(xué)員按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)流程操作車間生產(chǎn)設(shè)備、檢測生產(chǎn)樣品以及了解生產(chǎn)車間的運(yùn)作與問題返工流程。 一.1.1. 場景設(shè)計(jì) 場景由組件生產(chǎn)車間、材料準(zhǔn)備區(qū)、固化房、分選檢測區(qū)組成。場景素材從多個(gè)真實(shí)工廠采集而來，高保真還原車間設(shè)備與生產(chǎn)流程 場景模型主要包括：流水線傳送帶、全自動(dòng)玻璃吸附機(jī)、EVA自動(dòng)鋪設(shè)機(jī)、串焊機(jī)、排列機(jī)、自動(dòng)緩存機(jī)、EVA/TPT裁剪鋪設(shè)機(jī)、EL檢測儀、層壓機(jī)、全自動(dòng)修邊機(jī)、翻轉(zhuǎn)檢查機(jī)、全自動(dòng)裝框機(jī)、灌膠機(jī)、全自動(dòng)固化房、絕緣檢測儀、組件IV分選檢測儀、電烙鐵。材料模型包括：鋼化玻璃、EVA、TPT、焊帶、156多晶太陽電池片、鋁合金邊框、玻璃膠、接線盒、助焊劑、MC4接頭等... 一.1.2. 互動(dòng)設(shè)計(jì) 第一人稱視角控制主角場景漫游，學(xué)員可以在三維空間中自由活動(dòng)和觀察場景中的物體。 主角走到生產(chǎn)線相關(guān)崗位內(nèi)，出現(xiàn)信息提示，點(diǎn)擊彈出全息UI，動(dòng)態(tài)圖文與人工智能語音相結(jié)合提示關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn) 與車間工程師對(duì)話了解生產(chǎn)相關(guān)知識(shí) 學(xué)員可操作車間里的檢測設(shè)備，發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行問題組件返工。

光伏組件質(zhì)量檢測仿真實(shí)訓(xùn)讓學(xué)員在虛擬場景中學(xué)習(xí)根據(jù)IEC61215標(biāo)準(zhǔn)使用各種檢測設(shè)備對(duì)組件進(jìn)行質(zhì)量檢測，從而了解組件的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)以及發(fā)現(xiàn)組件典型缺陷。 一.1.1. 場景設(shè)計(jì) 根據(jù)IEC61215檢測標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)18個(gè)檢測場景，包括： 1 組件外觀檢測實(shí)驗(yàn)室 2 最大功率檢測實(shí)驗(yàn)室 3 絕緣檢測實(shí)驗(yàn)室 4 溫度系統(tǒng)檢測實(shí)驗(yàn)室 5 標(biāo)稱工作溫度檢測實(shí)驗(yàn)室 6 STC和NOCT下的性能檢測實(shí)驗(yàn)室 7 低輻照度下的性能檢測實(shí)驗(yàn)室 8 室外曝曬試驗(yàn)場 9 熱斑耐久試驗(yàn)室 10 紫外線試驗(yàn)室 11 熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)室 12 濕凍試驗(yàn)室 13 濕熱試驗(yàn)室 14 牽引力實(shí)驗(yàn)室 15 濕漏電實(shí)驗(yàn)室 16 機(jī)械載荷實(shí)驗(yàn)室 17 冰雹撞擊實(shí)驗(yàn)室 18 旁路二級(jí)管試驗(yàn)室 場景模型主要包括：實(shí)驗(yàn)室建筑場景、外觀檢測臺(tái)、156多晶光伏組件、組件箱、工作臺(tái)、電腦、組件支架、IV檢測儀、EL檢測儀、高低溫濕熱交變試驗(yàn)箱、濕漏電流測試儀及噴淋試驗(yàn)箱、鹽霧腐蝕儀、紫外老化試驗(yàn)箱、機(jī)械載荷試驗(yàn)機(jī)、旁路二極管熱性能試驗(yàn)儀、落球沖擊測試裝置、環(huán)境檢測儀、室外環(huán)境監(jiān)測儀、直流電源、萬用表、光度計(jì)、數(shù)碼相機(jī)等...

晶盛機(jī)電以技術(shù)創(chuàng)新作為持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力源泉。相繼開發(fā)出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全自動(dòng)單晶生長爐、多晶鑄錠爐、區(qū)熔硅單晶爐、藍(lán)寶石爐等晶體生長設(shè)備，同時(shí)開發(fā)并銷售晶體加工、光伏電池和組件等裝備，致力于打造光伏產(chǎn)業(yè)鏈裝備技術(shù)和規(guī)模雙領(lǐng)先的裝備龍頭企業(yè)；在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)8-12英寸大硅片制造用晶體生長及加工裝備的國產(chǎn)化，并取得半導(dǎo)體材料裝備的領(lǐng)先地位；成功掌握國際領(lǐng)先的450kg級(jí)超大尺寸泡生法藍(lán)寶石晶體生長技術(shù)，藍(lán)寶石材料業(yè)務(wù)具備較強(qiáng)的成本競爭力并逐步形成規(guī)模優(yōu)勢；在工業(yè)4.0方向，公司為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、光伏產(chǎn)業(yè)和LED產(chǎn)業(yè)提供智能化工廠解決方案，滿足了客戶對(duì)“機(jī)器換人+智能制造”的生產(chǎn)模式需求。

組件級(jí) MPPT，智能監(jiān)控 PV 信息，高頻電氣隔離， 安全可靠，峰值效率大于 99.5%，優(yōu)化器功率等級(jí) 300W。

“智能云光伏”是機(jī)器人技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)在太陽能光伏發(fā)電生產(chǎn)中的綜合運(yùn)用，目標(biāo)是將光伏電站的PR值提高15%以上，以提高光伏電站生產(chǎn)效率。 一、項(xiàng)目分類 顯著效益成果轉(zhuǎn)化 二、成果簡介 1、 研發(fā)背景 太陽能是綠色環(huán)保的可再生能源，太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，中國光伏裝機(jī)量已經(jīng)達(dá)到了近70GWp，預(yù)計(jì)2020年，全球裝機(jī)量達(dá)到540GWp。傳統(tǒng)的人工光伏電站運(yùn)維方式已經(jīng)不能滿足產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要，為了提高電站的生產(chǎn)水平，降低運(yùn)維成本，必須實(shí)施智能化、無人化的光伏電站維護(hù)技術(shù)。 2、 技術(shù)說明 “智能云光伏”是機(jī)器人技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)在太陽能光伏發(fā)電生產(chǎn)中的綜合運(yùn)用，目標(biāo)是將光伏電站的PR值提高15%以上，以提高光伏電站生產(chǎn)效率。 采用智能電站運(yùn)維機(jī)器人完成對(duì)太陽電池組件表面的清潔和缺陷檢查，相比人工方式，可提高清潔水平，極大程度的減少水資源的使用，且降低30%左右的成本； 采用組件級(jí)別的電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集和分析系統(tǒng)，分析電站的運(yùn)行性能瓶頸、預(yù)警潛在故障，提高電站的可靠性； 借助于智能云光伏技術(shù)，可極大的降低分布式光伏電站的運(yùn)維成本。 3、 合作意向 太陽電池組件廠智能組件 大型光伏電站的運(yùn)維與性能評(píng)估 分布式光伏電站的集中管理和低成本化 國家光伏扶貧工程

成果簡介本系統(tǒng)可以將太陽能電池組件接收到的太陽輻照能量逆變成標(biāo)準(zhǔn)的正弦交流電來驅(qū)動(dòng)三相異步電機(jī)帶動(dòng)水泵實(shí)現(xiàn)揚(yáng)水功能。 本系統(tǒng)具有最大功率點(diǎn)跟蹤功能以及完善的保護(hù)功能。 此外， 還可以實(shí)現(xiàn)日出而作日落而歇的無人值守功能。成熟程度和所需建設(shè)條件樣機(jī)基本完善， 初步具備了相關(guān)的功能， 后續(xù)需要一定的資金購買設(shè)備以便推出產(chǎn)品。技術(shù)指標(biāo)基本符合國家標(biāo)準(zhǔn)。市場分析和應(yīng)用前景本系統(tǒng)屬于新能源發(fā)電范疇， 從國家的中長期

? 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(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%。

本仿真實(shí)訓(xùn)要求學(xué)員根據(jù)常見60KW以下小型分布式光伏電站項(xiàng)目需求書要求，到現(xiàn)場進(jìn)行測量、采集項(xiàng)目所需數(shù)據(jù)，然后回到辦公室使用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)，并且做出系統(tǒng)分析結(jié)果、施工圖以及施工材料清單。 1.1. 場景設(shè)計(jì) 虛擬場景包括辦公設(shè)計(jì)場景，樓頂建筑場景； 場景模型主要包括：辦公室建筑模型、辦公家具、辦公設(shè)備、長度測量工具、方向測量工具、樓頂建筑模型等 設(shè)計(jì)軟件模擬包括：陰影陣列分析軟件、CAD制圖軟件、傾角分析軟件、系統(tǒng)分析模擬軟件 1.2. 互動(dòng)設(shè)計(jì) 在辦公室里使用電腦了解項(xiàng)目需求書，根據(jù)提供的信息收集項(xiàng)目所在位置的地理與環(huán)境信息 到現(xiàn)場使用長度與方向測量工具測量設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù) 回辦公室使用各種專業(yè)設(shè)計(jì)軟件對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

分布式小型光伏電站系統(tǒng)施工建設(shè)仿真實(shí)訓(xùn)讓學(xué)員以現(xiàn)場施工工程師的身份根據(jù)提供的項(xiàng)目說明書、施工圖紙和材料到現(xiàn)場進(jìn)行小型電站的模擬施工，提高學(xué)員的實(shí)踐能力和動(dòng)手能力。 1.1. 場景設(shè)計(jì) 虛擬場景主要由廠戶樓頂施工場景組成； 場景模型主要包括：廠戶建筑模型、支架基礎(chǔ)樁、支架前后立柱、橫梁、側(cè)梁、接地扁鋼、晶硅光伏組件、邊壓塊、中間壓塊、接線盒、連接線、直流匯流箱、進(jìn)線、出線、熔斷器盒、斷路器、避雷器、逆變器、PVC保護(hù)線管、五金螺絲螺母、安全帽、施工工具等 1.2. 互動(dòng)設(shè)計(jì) 在施工場景看懂圖紙，檢查施工物料 根據(jù)提示到指定位置使用工具把支架、光伏組件、匯流箱、逆變器一一安裝起來 進(jìn)行組件陣列間串聯(lián)和并聯(lián)接線 進(jìn)行防雷焊接 施工完成后進(jìn)行投切并網(wǎng)操作 場景植入VR太陽模塊，精準(zhǔn)計(jì)算該項(xiàng)目所在位置的太陽位置，太陽高度角和方位角，在虛擬場景中全時(shí)仿真太陽產(chǎn)生的陰影。