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1. 痛點問題 隨著能源危機和節(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(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)，充電運營商等企業(yè)合作，開展知識成果落地和工程化的工作。

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:    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(shù)指標： 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(dǎo)體材料體系，在實驗室小面積有機光伏器件的能量轉(zhuǎn)換效率達到18%，在世界范圍內(nèi)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(quán)威第三方檢測機構(gòu)認證的同類器件的最高效率，達到國際領(lǐng)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(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)度計劃，提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性，促進新能源消納。預(yù)測的結(jié)果精度與其時間尺度具有強相關(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(guān)系反向推算得出云團高度；云速方面，結(jié)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(shù)，結(jié)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(nèi)保持恒定，對未來15分鐘內(nèi)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(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，因而可以實現(xiàn)云團的精細觀測，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(shù)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(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，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(fù)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(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(yù)測為電網(wǎng)調(diào)度提供參考與保護。預(yù)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(jīng)濟收益。據(jù)統(tǒng)計，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2019年至2024年市場年均復(fù)合增速為16.2%，預(yù)計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)光儲場站群智慧運維系統(tǒng)。該系統(tǒng)依托于三峽集團烏蘭察布新一代電網(wǎng)友好綠色電站示范項目（項目總裝機：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(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維的便捷性。

開發(fā)了一款300W的可以與光伏板背板接線盒完全集成的光伏能量優(yōu)化器，達到的效果：效率98%，可以追蹤光伏最大功率，可以適用于多種負載（逆變器、孤島負載、儲能負載等）。技術(shù)特點及創(chuàng)新點（1）功率密度大，可以和現(xiàn)有光伏電池板完全集成（2）快速追蹤光伏最大功率，無凈差（3）自動判別不同負載，針對負載情況快速切換運行狀態(tài)應(yīng)用領(lǐng)域： 新能源   

本仿真實訓(xùn)要求學(xué)員根據(jù)常見60KW以下小型分布式光伏電站項目需求書要求，到現(xiàn)場進行測量、采集項目所需數(shù)據(jù)，然后回到辦公室使用設(shè)計軟件進行項目設(shè)計，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 虛擬場景包括辦公設(shè)計場景，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. 互動設(shè)計 在辦公室里使用電腦了解項目需求書，根據(jù)提供的信息收集項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)計所需數(shù)據(jù) 回辦公室使用各種專業(yè)設(shè)計軟件對該項目進行系統(tǒng)設(shè)計。

分布式小型光伏電站系統(tǒng)施工建設(shè)仿真實訓(xùn)讓學(xué)員以現(xiàn)場施工工程師的身份根據(jù)提供的項目說明書、施工圖紙和材料到現(xiàn)場進行小型電站的模擬施工，提高學(xué)員的實踐能力和動手能力。 1.1. 場景設(shè)計 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、進線、出線、熔斷器盒、斷路器、避雷器、逆變器、PVC保護線管、五金螺絲螺母、安全帽、施工工具等 1.2. 互動設(shè)計 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 進行組件陣列間串聯(lián)和并聯(lián)接線 進行防雷焊接 施工完成后進行投切并網(wǎng)操作 場景植入VR太陽模塊，精準計算該項目所在位置的太陽位置，太陽高度角和方位角，在虛擬場景中全時仿真太陽產(chǎn)生的陰影。

本發(fā)明公開了一種帶有多孔泡沫金屬換熱結(jié)構(gòu)的太陽能光伏光熱集熱器，該集熱器采用上下雙冷卻通道結(jié)構(gòu)，并結(jié)合多孔泡沫金屬層(6)進行換熱強化，降低了太陽能光伏元件的溫度，提高光伏元件發(fā)電效率，同時將太陽能光伏元件所產(chǎn)生的大量熱量及時傳遞給冷卻氣體，冷卻氣體從集熱器出氣口(11)排出后可以用于預(yù)熱、干燥或者室內(nèi)供暖等用途。本發(fā)明所使用的泡沫金屬具有高熱導(dǎo)率及高比表面積，可以有效地改善傳統(tǒng)太陽能光伏光熱集熱器的冷卻效率，并且采用下進上出的流式，使得換熱過程接近逆流換熱，換熱效率達到最高。

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。