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光伏農業(yè)行業(yè)面臨光伏發(fā)電和植物生長“爭光”的矛盾，本項目利用低成本的聚合物多層膜將農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將 80%以上太 陽光收集起來用于發(fā)電，實現(xiàn)“種地”+“發(fā)電”兩不誤。 可提高農戶收入，并從源頭上幫助實現(xiàn)中國大片干旱缺水農地水蒸發(fā)與降水量的平衡。 

成果簡介：光伏并網逆變系統(tǒng)可將光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能轉換為電網可接收的電能。本項目所開發(fā)的光伏并網逆變系統(tǒng)具有最大功率點跟蹤功能和反 孤島能力。網側采用 VSI 結構逆變器，通過網側電抗器直接并網。這種并網 結構確保了并網的靈活性和可靠性。利用升壓變換器對光伏電池進行控制， 實現(xiàn)最大功率點追蹤。系統(tǒng)的效率在滿功率 20kW時達到了 96.5%。 項目來源：自行開發(fā) 技術領域：新能源 應用

1. 痛點問題 隨著能源危機和節(jié)能減排的驅使，大力發(fā)展電動汽車成為緩解能源危機和環(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，不僅發(fā)展了電動汽車行業(yè)，也推動了光伏產業(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行光伏電池、電動汽車蓄電池和電網之間的能量變換。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，無法對產業(yè)瓶頸形成有效突破。 2. 解決方案 本項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行比較，并輸出光伏電池比較結果；根據(jù)比較結果控制與該光伏電池組件相對應的高頻逆變器中的開關管的驅動信號相對于多端口變換器中開關管的驅動信號的移相角；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行比較，并輸出蓄電池的比較結果，根據(jù)此結果利用脈寬調制方式控制多端口變換器中的開關管驅動信號。 合作需求 與新能源乘用車/商用車整車廠、房地產企業(yè)，充電運營商等企業(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系統(tǒng)電能質量展開。基于深度學習算法，研究諧波等電能質量指標變化規(guī)律，運用特征提取技術處理時序數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電能質量預測。研發(fā)基于態(tài)勢感知的電能質量調控裝置，總諧波補償率不小于 90%，補償次數(shù) 2 - 50 次。成果形式包括研究報告、調控裝置示范應用，申請發(fā)明專利 3 項，發(fā)表論文 3 篇。應用場景涵蓋光伏電站、配電網等，可提升電網可靠性與經濟性，減少設備損耗、優(yōu)化調控策略、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、三相光伏并網逆變器，掌握了主電路、控制系統(tǒng)、系統(tǒng)集成等關鍵技術。

研制了5kW至500kW不同功率等級的單相、三相光伏并網逆變器，掌握了主電路、控制系統(tǒng)、系統(tǒng)集成等關鍵技術。 技術特點:    具有效率高、輸出電流諧波含量低、輸入電壓范圍寬等特點，具有孤島檢測和低電壓穿越功能。  主要技術指標： 1500kW光伏并網逆變器參數(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 運行電網電壓270VAC±10%額定交流電流1069A供電系統(tǒng)TT、TN-C、TN-S運行中的電網頻率50Hz±0.5Hz電網電流的諧波畸變<2% 功率因數(shù)（額定功率下）1過載能力120%/1min短路保護150%/（<0.1s） 效率：最大效率      98.8%歐洲效率98.6% 應用范圍： 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。

半透明有機光伏電池具有柔性、質輕、無毒、顏色與透明度可調、 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域具有巨大的應用潛力。華南理工大學發(fā)光材料 與器件國家重點實驗室自主研發(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體材料體系，在實驗室小面積有機光伏器件的能量轉換效率達到18%，在世界范圍內率先實現(xiàn)了驗證效率超過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%，多次刷新國際權威第三方檢測機構認證的同類器件的最高效率，達到國際領先水平。 

在雙碳政策的背景下，近年來光伏裝機量不斷攀升，但太陽能資源自身波動性及隨機性特點使其發(fā)電過程中的驟升或驟降現(xiàn)象對電力系統(tǒng)的合理調控和有效調度帶來困難，容易造成棄光現(xiàn)象的發(fā)生。準確預測光伏發(fā)電功率可以使電力調度部門及時調整調度計劃，提高電網運行的經濟性和穩(wěn)定性，促進新能源消納。預測的結果精度與其時間尺度具有強相關性，因而對于光伏場站而言，分鐘級的出力預報信息具有較高的參考價值。 光伏發(fā)電功率預測是基于光伏電力不穩(wěn)定性特征和電力系統(tǒng)實時平衡要求矛盾而產生的一種需求。超短期內光伏輸出功率爬坡主要由云團對太陽輻射無規(guī)律的遮擋造成，該遮擋過程難以量化，對超短期內光伏輸出爬坡預測造成了很大的困難。 為量化云團對太陽輻射的遮擋過程，本課題利用天空成像儀獲取云團參數(shù)（云高，云速，云團形狀），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)雙目攝像機視差及其幾何關系反向推算得出云團高度；云速方面，結合單攝像機拍攝的連續(xù)天空圖像計算得到云團的運動速度矢量；云團形狀方面：利用圖像畸變矯正技術，結合云高信息，可獲取云團形狀信息。根據(jù)上述云團物理信息，默認云團運動狀態(tài)短期內保持恒定，對未來15分鐘內云團運動軌跡進行刻畫，再通過天文算法計算得到的太陽方位，推算得出當前云團狀況下未來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)對理論計算出的太陽輻照數(shù)據(jù)進行削減修正，由此完成未來15分鐘內的分鐘級超短期光伏功率變化預測。 本方法相比于基于衛(wèi)星云圖的數(shù)值天氣預報，觀測設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；設備還具備更高的時空分辨率，因而可以實現(xiàn)云團的精細觀測，從而可完成更高精度的預測任務，預測結果具備更高的準確性。 創(chuàng)新點 1、開發(fā)出一種基于雙目視覺原理及圖像處理技術的云團多尺度信息獲取方法。 2、開發(fā)出一種基于云團透射率和地面陰影軌跡預測的光伏場站出力分鐘級預測方法。 市場前景 隨著全球加快應對氣候變化，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，光伏新增裝機創(chuàng)歷史新高，達到54.88GW。未來十幾年，中國太陽能裝機容量的復合增長率將高達25%以上。根據(jù)光伏發(fā)電行業(yè)國家政策規(guī)劃，未來將著力推進光伏基地化開發(fā)、分布式化開發(fā)以及綜合水風光的綜合基地開發(fā)。 無論是以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點的大型風電光伏基地開發(fā)，還是整縣屋頂分布式光伏試點的組織開展，或是綜合多種發(fā)電手段的新能源大規(guī)模發(fā)展，都需要準確的光伏發(fā)電功率預測為電網調度提供參考與保護。預測精度直接影響著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，更會影響所有市場參與者的經濟收益。據(jù)統(tǒng)計，2019年，我國發(fā)電功率預測市場的規(guī)模為6.34億元，預計2019年至2024年市場年均復合增速為16.2%，預計2024年光伏發(fā)電功率預測市場規(guī)模將增加至6.51億元。從中可以看出，光伏出力預測具備廣闊的市場前景。 本成果可實現(xiàn)霧霾、多云等極端天氣下的分鐘級光伏出力預報，滿足對電網調度及運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用環(huán)節(jié)的增加以及應用對象的轉變，類似光伏功率預測等信息化服務將成為主要需求，光伏出力預測技術的應用規(guī)模將持續(xù)擴大，滲透率也將繼續(xù)加深。 應用案例 本成果已應用于中國長江三峽集團有限公司聯(lián)合華北電力大學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)模并網友好型風光儲場站群智慧運維系統(tǒng)。該系統(tǒng)依托于三峽集團烏蘭察布新一代電網友好綠色電站示范項目（項目總裝機：風電170萬千瓦、光伏發(fā)電30萬千瓦、配套建設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，并配備了集實時3d天空云團、電站精細模型、氣象站數(shù)據(jù)、電站實時發(fā)電功率、超短期功率預測等于一體的數(shù)字孿生3d可視化系統(tǒng)，極大提高了電站智慧運維的便捷性。

太陽能光伏光熱聯(lián)用技術就是將單一的光伏組件和太陽能集熱器有機結合起來，光伏組件即作為光電轉換裝置，又作為集熱器的吸熱體，同時將太陽能轉換成熱能和電能，從而實現(xiàn)熱電聯(lián)產，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. 痛點問題 光伏太陽能發(fā)電是實現(xiàn)雙碳目標的重要途徑。目前主流的光伏發(fā)電技術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一步提高；光電轉換效率受光照強度影響大（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)電技術的典型代表。鈣鈦礦是一類帶隙可調的材料，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，光電轉換效率不受光照強度影響，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，可以開發(fā)多種形式的太陽能電池新應用場景。本實驗室開發(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，結合鈣鈦礦太陽能電池的特點可開發(fā)多種應用場景的太陽能光伏電池產品。 合作需求 可行的需求包括： 1、中試驗證和連續(xù)化生產線需要場地約800平方米，購置相關的設備需要資金約2000萬元。 2、從事光伏發(fā)電和清潔能源相關的企業(yè)，可開展合作技術開發(fā)和技術轉讓。