在双碳政策的背景下，近年来光伏装机量不断攀升，但太阳能资源自身波动性及随机性特点使其发电过程中的骤升或骤降现象对电力系统的合理调控和有效调度带来困难，容易造成弃光现象的发生。准确预测光伏发电功率可以使电力调度部门及时调整调度计划，提高电网运行的经济性和稳定性，促进新能源消纳。预测的结果精度与其时间尺度具有强相关性，因而对于光伏场站而言，分钟级的出力预报信息具有较高的参考价值。 光伏发电功率预测是基于光伏电力不稳定性特征和电力系统实时平衡要求矛盾而产生的一种需求。超短期内光伏输出功率爬坡主要由云团对太阳辐射无规律的遮挡造成，该遮挡过程难以量化，对超短期内光伏输出爬坡预测造成了很大的困难。 为量化云团对太阳辐射的遮挡过程，本课题利用天空成像仪获取云团参数（云高，云速，云团形状），云高方面：基于双目视觉原理，采用两台全天空成像仪捕捉天空图片，根据双目摄像机视差及其几何关系反向推算得出云团高度；云速方面，结合单摄像机拍摄的连续天空图像计算得到云团的运动速度矢量；云团形状方面：利用图像畸变矫正技术，结合云高信息，可获取云团形状信息。根据上述云团物理信息，默认云团运动状态短期内保持恒定，对未来15分钟内云团运动轨迹进行刻画，再通过天文算法计算得到的太阳方位，推算得出当前云团状况下未来15分钟地面阴影的变化情况，以此判断光伏板的遮挡情况。后根据云团厚度情况判断其对太阳光的遮挡率大小，以其为依据对理论计算出的太阳辐照数据进行削减修正，由此完成未来15分钟内的分钟级超短期光伏功率变化预测。 本方法相比于基于卫星云图的数值天气预报，观测设备仅需两台全天空成像仪，安装更为灵活且兼具更优的性价比；设备还具备更高的时空分辨率，因而可以实现云团的精细观测，从而可完成更高精度的预测任务，预测结果具备更高的准确性。 创新点 1、开发出一种基于双目视觉原理及图像处理技术的云团多尺度信息获取方法。 2、开发出一种基于云团透射率和地面阴影轨迹预测的光伏场站出力分钟级预测方法。 市场前景 随着全球加快应对气候变化，光伏市场需求持续增加，数据显示，我国光伏行业在2021年继续高歌猛进，光伏新增装机创历史新高，达到54.88GW。未来十几年，中国太阳能装机容量的复合增长率将高达25%以上。根据光伏发电行业国家政策规划，未来将着力推进光伏基地化开发、分布式化开发以及综合水风光的综合基地开发。 无论是以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地开发，还是整县屋顶分布式光伏试点的组织开展，或是综合多种发电手段的新能源大规模发展，都需要准确的光伏发电功率预测为电网调度提供参考与保护。预测精度直接影响着电力系统的安全稳定运行，更会影响所有市场参与者的经济收益。据统计，2019年，我国发电功率预测市场的规模为6.34亿元，预计2019年至2024年市场年均复合增速为16.2%，预计2024年光伏发电功率预测市场规模将增加至6.51亿元。从中可以看出，光伏出力预测具备广阔的市场前景。 本成果可实现雾霾、多云等极端天气下的分钟级光伏出力预报，满足对电网调度及运营管理的需求同时兼具精度与成本优势。未来，随着新能源信息化应用环节的增加以及应用对象的转变，类似光伏功率预测等信息化服务将成为主要需求，光伏出力预测技术的应用规模将持续扩大，渗透率也将继续加深。 应用案例 本成果已应用于中国长江三峡集团有限公司联合华北电力大学和北京四方继保自动化股份有限公司研发的面向大规模并网友好型风光储场站群智慧运维系统。该系统依托于三峡集团乌兰察布新一代电网友好绿色电站示范项目（项目总装机：风电170万千瓦、光伏发电30万千瓦、配套建设55万千瓦储能系统），在电站现场部署了两台天空成像仪，并配备了集实时3d天空云团、电站精细模型、气象站数据、电站实时发电功率、超短期功率预测等于一体的数字孪生3d可视化系统，极大提高了电站智慧运维的便捷性。

本成果围绕光伏并网系统电能质量展开。基于深度学习算法，研究谐波等电能质量指标变化规律，运用特征提取技术处理时序数据，实现电能质量预测。研发基于态势感知的电能质量调控装置，总谐波补偿率不小于 90%，补偿次数 2 - 50 次。成果形式包括研究报告、调控装置示范应用，申请发明专利 3 项，发表论文 3 篇。应用场景涵盖光伏电站、配电网等，可提升电网可靠性与经济性，减少设备损耗、优化调控策略、降低弃光率，为新能源消纳提供支撑。

本项目以新型可调度式并网发电系统与电网的互动为主要研究对象，主要应用在光伏建筑中。本项目致力于研究并开发高性能、高效率、高可靠性、低 EMI 且控制灵活、功能完善、易于扩展的新型并联双向 AC/DC 变换器和双向充放电变换器。探索与电网互动的服务内容和能量管理方法。

在国内，可调度式并网发电系统中现有充电机产品大多只具备通过光伏充电的基本充电功能，不具备由电网双向功率转换功能。且目前基本应用中也大都未考虑并网发电系统与电网能量、信息双向流动的功能。这一项目的实施将为我省光伏并网发电系统与电网互动提供思路；为实现高性价比的并网发电装置模块化提供技术；为我省智能电网提供高效服务作探索；为我省光伏建筑分布式发电提供方案。与江苏领先电子有限公司合作，成果产品已完成小试，在江苏领先电子有限公司研发实验楼顶试运行1年，已具备产业化能力。产品中申请中国发明专利4项，其中授权1

太阳能光伏光热联用技术就是将单一的光伏组件和太阳能集热器有机结合起来，光伏组件即作为光电转换装置，又作为集热器的吸热体，同时将太阳能转换成热能和电能，从而实现热电联产，以提高太阳能的综合利用率。光伏/光热集热器(photovoltaic thermal collector，简写为PV/T集热器)与传统独立的光伏系统和集热系统相比，具有1、提高了太阳能的综合利用率；2、它可以共用一些组件，从而降低了系统的成本；3、减少了需要的安装面积，有利于建筑的美观。

1. 痛点问题 光伏太阳能发电是实现双碳目标的重要途径。目前主流的光伏发电技术采用的是晶硅太阳能电池，但是它仍然存在着多种问题。主要包括效率还有待进一步提高；光电转换效率受光照强度影响大（光照较弱的时候几乎不发电）；有倾斜角要求不适合用于立面；不便用于需要透光的场合如窗户等。 2. 解决方案 钙钛矿太阳能电池是新一代光伏发电技术的典型代表。钙钛矿是一类带隙可调的材料，因而可以用来制备效率更高的叠层太阳能电池。作为直接带隙材料，钙钛矿光吸收系数高，光电转换效率不受光照强度影响，而且可以利用散射光发电，因此钙钛矿太阳能电池安装没有倾斜角要求。此外，还可以制备半透明的钙钛矿太阳能电池。基于钙钛矿太阳能电池的这些特点，可以开发多种形式的太阳能电池新应用场景。本实验室开发了真空蒸发制备高效率钙钛矿太阳能电池的新工艺，并且通过多种方法大幅度提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性，结合钙钛矿太阳能电池的特点可开发多种应用场景的太阳能光伏电池产品。 合作需求 可行的需求包括： 1、中试验证和连续化生产线需要场地约800平方米，购置相关的设备需要资金约2000万元。 2、从事光伏发电和清洁能源相关的企业，可开展合作技术开发和技术转让。

该成果可更细致的反应光伏组件户外输出性能，所研制的光伏组件户外特性测试平台，使光伏组件长期工作于户外环境下，实时监测其输出特性，并积累测量数据，以评估组件长期工作于户外环境下的输出性能，便于电站设计人员针对具体环境，选用更合理的光伏组件建设光伏系统。也为组件生产商和科研实验工作提供了更好的保障与技术支持。

成果简介本逆变器可以将太阳能电池组件接收到的太阳辐照能量逆变成和电网同频同相的正弦交流电直接并入到电网， 具体分为单相和三相两种逆变器。 逆变器具有最大功率点跟踪、 反孤岛效应功能以及完善的保护功能。成熟程度和所需建设条件样机基本完善， 初步具备了相关的功能， 后续需要一定的资金购买设备以便推出产品。技术指标基本符合国家标准。市场分析和应用前景从国家的中长期发展规划可知， 新能源发电始终是重中之重， 因

太阳能光伏光热联用技术就是将单一的光伏组件和太阳能集热器有机结合 起来，光伏组件即作为光电转换装置，又作为集热器的吸热体，同时将太阳能转 换成热能和电能，从而实现热电联产，以提高太阳能的综合利用率。光伏/光热集热器(photovoltaic thermal collector，简写为 PV/T 集热器)与传统独立的 光伏系统和集热系统相比，具有 1、提高了太阳能的综合利用率;2、它可以共 用一些组件，从而降低了系统的成本;3、减少了需要的安装面积，有利于建筑 的美观。

项目成果/简介:并网型光伏发电系统所发电能馈入电网，降低系统发电 成本及能耗。由于与电网相联，因而发电装置的电能质量、发电效率、稳定性、可监控性的技术要求都很高。分布式运营利用建筑屋顶，就近就地分散供电，发电节点（单机容量20KW及以下）将电能馈入低压内网，提供给局域电网内用电节点，在局域网内起到电网用电调峰作用，电能在局域网内消化，不需电力部门调度。应用范围:该领域市场前景广阔，欧盟、美国双反（反倾销、反补贴）制裁，但却促使中国国内光伏市场将在政策扶持下快速发展。2015年，年装机容量预计为15GW，分布式发电总量将达到7GW，2017年，总装机容量将达70GW，2020年突破100GW大关，并网变流器年产值约1000亿元。项目阶段:其他（样品）效益分析:本项目已申请一种基于倍频调制的单相光伏并网逆变器改进无差拍控制算法、一种新型电能质量自适应调节的光伏并网逆变器、分布式光伏并网发电与储能设备的控制方法等专利，解决潮流方向变化导致配电网内的无功调节困难等电能质量问题。