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半透明有機(jī)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(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(cè)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(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(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?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(yáng)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(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(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(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，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，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)，可開展合作技術(shù)開發(fā)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓。

該成果可更細(xì)致的反應(yīng)光伏組件戶外輸出性能，所研制的光伏組件戶外特性測(cè)試平臺(tái)，使光伏組件長(zhǎng)期工作于戶外環(huán)境下，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其輸出特性，并積累測(cè)量數(shù)據(jù)，以評(píng)估組件長(zhǎng)期工作于戶外環(huán)境下的輸出性能，便于電站設(shè)計(jì)人員針對(duì)具體環(huán)境，選用更合理的光伏組件建設(shè)光伏系統(tǒng)。也為組件生產(chǎn)商和科研實(shí)驗(yàn)工作提供了更好的保障與技術(shù)支持。

成果簡(jiǎn)介本逆變器可以將太陽(yáng)能電池組件接收到的太陽(yáng)輻照能量逆變成和電網(wǎng)同頻同相的正弦交流電直接并入到電網(wǎng)， 具體分為單相和三相兩種逆變器。 逆變器具有最大功率點(diǎn)跟蹤、 反孤島效應(yīng)功能以及完善的保護(hù)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(gòu)買設(shè)備以便推出產(chǎn)品。技術(shù)指標(biāo)基本符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。市場(chǎng)分析和應(yīng)用前景從國(guó)家的中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃可知， 新能源發(fā)電始終是重中之重， 因

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，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。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電能饋入電網(wǎng)，降低系統(tǒng)發(fā)電 成本及能耗。由于與電網(wǎng)相聯(lián)，因而發(fā)電裝置的電能質(zhì)量、發(fā)電效率、穩(wěn)定性、可監(jiān)控性的技術(shù)要求都很高。分布式運(yùn)營(yíng)利用建筑屋頂，就近就地分散供電，發(fā)電節(jié)點(diǎn)（單機(jī)容量20KW及以下）將電能饋入低壓內(nèi)網(wǎng)，提供給局域電網(wǎng)內(nèi)用電節(jié)點(diǎn)，在局域網(wǎng)內(nèi)起到電網(wǎng)用電調(diào)峰作用，電能在局域網(wǎng)內(nèi)消化，不需電力部門調(diào)度。應(yīng)用范圍:該領(lǐng)域市場(chǎng)前景廣闊，歐盟、美國(guó)雙反（反傾銷、反補(bǔ)貼）制裁，但卻促使中國(guó)國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)將在政策扶持下快速發(fā)展。2015年，年裝機(jī)容量預(yù)計(jì)為15GW，分布式發(fā)電總量將達(dá)到7GW，2017年，總裝機(jī)容量將達(dá)70GW，2020年突破100GW大關(guān)，并網(wǎng)變流器年產(chǎn)值約1000億元。項(xiàng)目階段:其他（樣品）效益分析:本項(xiàng)目已申請(qǐng)一種基于倍頻調(diào)制的單相光伏并網(wǎng)逆變器改進(jìn)無差拍控制算法、一種新型電能質(zhì)量自適應(yīng)調(diào)節(jié)的光伏并網(wǎng)逆變器、分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電與儲(chǔ)能設(shè)備的控制方法等專利，解決潮流方向變化導(dǎo)致配電網(wǎng)內(nèi)的無功調(diào)節(jié)困難等電能質(zhì)量問題。

并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電能饋入電網(wǎng)，降低系統(tǒng)發(fā)電 成本及能耗。由于與電網(wǎng)相聯(lián)，因而發(fā)電裝置的電能質(zhì)量、發(fā)電效率、穩(wěn)定性、可監(jiān)控性的技術(shù)要求都很高。分布式運(yùn)營(yíng)利用建筑屋頂，就近就地分散供電，發(fā)電節(jié)點(diǎn)（單機(jī)容量20KW及以下）將電能饋入低壓內(nèi)網(wǎng)，提供給局域電網(wǎng)內(nèi)用電節(jié)點(diǎn)，在局域網(wǎng)內(nèi)起到電網(wǎng)用電調(diào)峰作用，電能在局域網(wǎng)內(nèi)消化，不需電力部門調(diào)度。

課題組研發(fā)的光伏一體化輕質(zhì)墻體，采用結(jié)構(gòu)化技術(shù)，將光伏板與輕質(zhì)墻體材料連接，設(shè)置內(nèi)保溫與隔音層，從而達(dá)到極為優(yōu)秀的保溫與隔音效果。同時(shí)，輕質(zhì)墻體內(nèi)部設(shè)置通風(fēng)層，起到墻內(nèi)通風(fēng)排濕的作用，有效降低墻體結(jié)露和發(fā)霉。同時(shí)，該墻體具有安裝方便，價(jià)格低廉和經(jīng)久耐用等諸多有點(diǎn)。