對(duì)接人：林文山

【項(xiàng)目精選】184期：新能源技術(shù)項(xiàng)目推薦

項(xiàng)目一：能饋式軌道交通牽引供電系統(tǒng)

（一）項(xiàng)目簡介

城市軌道交通（地鐵、輕軌等）車輛牽引供電采用直流電源系統(tǒng)，目前的牽引供電由變壓器和整流器構(gòu)成，單套供電系統(tǒng)功率為數(shù)兆瓦。城市軌道交通車輛起、停頻繁，在車輛制動(dòng)時(shí)一般優(yōu)先采用再生制動(dòng)方式。在現(xiàn)用的單向傳遞能量的變壓整流供電條件下，車輛的再生制動(dòng)能量將使得直流母線電壓升高。為了避免母線電壓過高，現(xiàn)在通常采用電阻消耗多余的制動(dòng)能量，引起能源損失。我國已經(jīng)將能饋式牽引供電系統(tǒng)作為國家科技支撐專項(xiàng)項(xiàng)目進(jìn)行重點(diǎn)開發(fā)。

（二）創(chuàng)新點(diǎn)以及主要技術(shù)指標(biāo)

本項(xiàng)目組研發(fā)了一種特別適合于城市軌道交通的能饋式牽引供電方案，其核心技術(shù)已獲得國家發(fā)明專利授權(quán)。該技術(shù)的特點(diǎn)為：1
模塊化結(jié)構(gòu)。4MW
的供電站可由
4
個(gè)一樣的
1MW功率模塊組成，無需特別措施，各模塊的功率自然均分。大功率變流器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)難度大為降低。2
極低的開關(guān)頻率。功率器件的開關(guān)頻率僅為
150Hz，使得大功率變流器的效率大大提高；功率器件的工作可靠性提高，不需要復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)、緩沖措施；系統(tǒng)的電磁兼容性好。3
特殊設(shè)計(jì)的控制策略使得系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，網(wǎng)側(cè)電流正弦性好，諧波含量小，直流側(cè)電壓平穩(wěn)、超調(diào)小。

（三）應(yīng)用領(lǐng)域及市場前景

已研制了
380V
交流輸入/1500V
直流輸出的小功率試驗(yàn)系統(tǒng)。已采用該專利技術(shù)開發(fā)了大功率
400Hz
逆變電源。該變流器技術(shù)還可以用作數(shù)
MW
級(jí)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)變流器、大功率三相光伏發(fā)電并網(wǎng)變流器。

4kW
四通道階梯波合成雙向
AC/DC
變流器（380VAC/1500VDC）原理樣機(jī)和實(shí)驗(yàn)波形（供電/回饋/供電）

項(xiàng)目二、非隔離光伏并網(wǎng)逆變器

2. 項(xiàng)目簡介

非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器擁有效率高、體積小、重量輕和成本低等優(yōu)勢。由于沒有低頻或高頻的隔離變壓器，非隔離光伏并網(wǎng)逆變器的一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問題是必須要解決漏電流問題。目前，一些技術(shù)領(lǐng)先的公司（如
SMA
Solar 等）都申請(qǐng)了專利保護(hù)其高效率的非隔離光伏并網(wǎng)逆變器電路結(jié)構(gòu)。

（二）創(chuàng)新點(diǎn)以及主要技術(shù)指標(biāo)

本項(xiàng)目組通過研究獲得了一種優(yōu)化的非隔離光伏并網(wǎng)逆變器電路拓?fù)?，兼具有低漏電流和高效率的?yōu)點(diǎn)。漏電流明顯小于
SMA
公司的
H5
電路，效率與其相當(dāng)。已研制了
3kW
實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，采用
Buck-Boost
變換器實(shí)現(xiàn)
MPPT，該變換器采用一種新型的PWM
控制策略；逆變器采用
oH5
拓?fù)?；采用可?shí)現(xiàn)高電流質(zhì)量和內(nèi)在反孤島的并網(wǎng)電流控制策略。上述三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)均屬首創(chuàng)，已申請(qǐng)發(fā)明專利。實(shí)驗(yàn)樣機(jī)主要參數(shù)和性能為：輸入（光伏電池輸出）200-550V、輸出
240V/50Hz（標(biāo)稱值，可以為其它頻率和電壓）、最大輸出功率
3500W。最高效率
95.2%，歐洲效率
93.8%。采用改進(jìn)的擾動(dòng)觀測與增量電導(dǎo)相結(jié)合的
MPPT
方法，專利（申請(qǐng)中）反孤島技術(shù)。具備
CAN總線通信接口，有完善的保護(hù)功能。

（三）應(yīng)用領(lǐng)域及市場前景

在歐洲等市場上非隔離并網(wǎng)光伏逆變器占有很大的市場比例。

3kW
非隔離光伏并網(wǎng)逆變器外形與內(nèi)部線路（局部）

項(xiàng)目三、5KVA獨(dú)立型光伏發(fā)電系統(tǒng)

（一）項(xiàng)目簡介

獨(dú)立型光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽能進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，逆變?yōu)?br />220V
市電輸出，供獨(dú)立型用戶使用。并配備鉛酸免維護(hù)蓄電池組及充放電電路，存儲(chǔ)多余的太陽能，在夜間和陰雨天供電。系統(tǒng)功率等級(jí)為
5000
伏安。

（二）創(chuàng)新點(diǎn)以及主要技術(shù)指標(biāo)

5KVA
獨(dú)立型光伏發(fā)電系統(tǒng)采用先進(jìn)合理的系統(tǒng)架構(gòu)和控制策略，具有安全性高、轉(zhuǎn)換效率高、太陽能電池板和蓄電池管理完善等特點(diǎn)。

系統(tǒng)組成中，5KVA
全橋逆變器、5KVADCDC
變換器，均可作為單獨(dú)的電源模塊使用；蓄電池電路也可作為獨(dú)離的蓄電池充電器、放電器使用。

（三）應(yīng)用領(lǐng)域及市場前景

該系統(tǒng)主要用于無電或缺電地區(qū)的生活用電,也可用于繁華城市的公共場合的照明、及照明工程。無人值守地點(diǎn)也適合太陽能發(fā)電系統(tǒng)，如各類微波傳送站、無線發(fā)射點(diǎn)、水文監(jiān)測點(diǎn)等。

項(xiàng)目四、新型混合勵(lì)磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)

（一）項(xiàng)目簡介

永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)是現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重要機(jī)型，其效率高、功率密度大，但其存在氣隙磁場及電壓調(diào)節(jié)、故障滅磁困難的固有問題。混合勵(lì)磁電機(jī)是將高效永磁電機(jī)和易于控制的電勵(lì)磁同步電機(jī)有機(jī)結(jié)合形成的一種新型電機(jī)。課題組對(duì)混合勵(lì)磁電機(jī)的創(chuàng)新研究得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目資助，已獲
2
項(xiàng)授權(quán)國家發(fā)明專利，另有
8
項(xiàng)國家發(fā)明專利處于公開期，取得一批創(chuàng)新性成果。

（二）創(chuàng)新點(diǎn)以及主要技術(shù)指標(biāo)

（1）結(jié)構(gòu)簡單、可靠，兼具永磁電機(jī)的高效率和電勵(lì)磁電機(jī)勵(lì)磁可控的優(yōu)點(diǎn)；

（2）采用新型無刷結(jié)構(gòu)，不需電刷和滑環(huán)。用作無刷交流發(fā)電機(jī)時(shí)，省去了勵(lì)磁機(jī)及旋轉(zhuǎn)整流器，從而大大簡化電機(jī)結(jié)構(gòu)，提高了工作可靠性；

（3）勵(lì)磁線圈中沒有勵(lì)磁電流時(shí)，電機(jī)處于弱磁狀態(tài)，減小了磁鋼退磁風(fēng)險(xiǎn)；

（4）電機(jī)既可以工作于發(fā)電狀態(tài)也可以工作于電動(dòng)狀態(tài)，同樣適用于寬轉(zhuǎn)速范圍高效驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

（三）應(yīng)用領(lǐng)域及市場前景

在風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，伺服系統(tǒng)等系統(tǒng)中有良好的應(yīng)用前景，具有堅(jiān)實(shí)的技術(shù)儲(chǔ)備。

項(xiàng)目五、新能源聯(lián)合供電系統(tǒng)

（一）項(xiàng)目簡介

新能源聯(lián)合供電系統(tǒng)是將風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、燃料電池以及蓄電池等結(jié)合在一起連續(xù)向負(fù)載供電系統(tǒng)。

實(shí)驗(yàn)室已于
2005
年先后購買了
300W
風(fēng)力發(fā)電機(jī)、1kW質(zhì)子交換膜燃料電池和
1kW
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，并開展了關(guān)于風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和燃料電池發(fā)電的研究工作，本課題組已采用以上三套裝置分別進(jìn)行了獨(dú)立系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，已取得很多研究進(jìn)展。正在進(jìn)行風(fēng)光氫聯(lián)合供電系統(tǒng)的研究，目前已完成原理，正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。目前共有
3
項(xiàng)專利在申請(qǐng)中。

（二）創(chuàng)新點(diǎn)以及主要技術(shù)指標(biāo)

1.
燃料電池供電系統(tǒng)

氫能是一種清潔新能源，燃料電池是氫能應(yīng)用的一個(gè)重要。根據(jù)燃料電池外特性軟、動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢的缺點(diǎn)，本項(xiàng)目提出了復(fù)合型燃料電池供電系統(tǒng)，利用能量管理控制策略控制系統(tǒng)中的能量流，確保系統(tǒng)高效可靠工作。本系統(tǒng)非常適用于混合動(dòng)力汽車、應(yīng)急備用電源等場合。

2.
太陽能光伏供電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

本研究首先建立太陽能電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的模型，以進(jìn)一步了解其特性。其次根據(jù)不同輸入源的特性，設(shè)計(jì)高效率高功率密度功率變換器。采用最大功率追蹤技術(shù)控制系統(tǒng)，使得太陽能電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作在最大功率點(diǎn)。

3.
風(fēng)光氫聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)

本研究將風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池和燃料電池通過功率變換器組成了一套風(fēng)光氫聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，同時(shí)提出能量管理策略是通過控制變換器使風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池和燃料電池既可以同時(shí)向負(fù)載供電也可以單獨(dú)向負(fù)載供電。由于風(fēng)能和太陽能是可再生能源，應(yīng)該盡可能多地利用，當(dāng)其不足以提供負(fù)載功率時(shí)，由燃料電池配合其向負(fù)載供電。當(dāng)夜晚和無風(fēng)時(shí)，太陽能電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)不能正常工作，由燃料電池單獨(dú)向負(fù)載供電。該系統(tǒng)可用于分布式供電也可并網(wǎng)發(fā)電。

（三）應(yīng)用領(lǐng)域及市場前景

電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車；風(fēng)光互補(bǔ)路燈、顯示屏；不間斷電源、備用電源；新能源分布式供電系統(tǒng)；航空航天飛行器。

項(xiàng)目六、硅基薄膜太陽能電池制備技術(shù)

（一）項(xiàng)目簡介

太陽能是大自然賜予人類最清潔，最豐富的能源資源，目前商用的太陽能電池以晶體硅電池為主，由于晶體硅消耗硅料較多，近年來人們一直致力于開發(fā)硅薄膜電池。非晶硅薄膜電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)并有了一定的市場份額，但它仍存在不足之處，包括光致衰減效應(yīng)和轉(zhuǎn)換效率不高(約
6％)等。本項(xiàng)目在國家
863
計(jì)劃課題(2006AA03Z219)支持下，開展了以多晶硅薄膜、微晶硅薄膜和納米晶薄膜的制備和相關(guān)材料的單結(jié)與疊層硅基太陽能電池關(guān)鍵技術(shù)研究，已經(jīng)申請(qǐng)發(fā)明專利
5
項(xiàng)，發(fā)表科研論文
20
余篇。

（二）創(chuàng)新點(diǎn)以及主要技術(shù)指標(biāo)

1.利用
LPCVD
方法和自擴(kuò)散技術(shù)生長多晶硅
p-n
結(jié)，結(jié)合層轉(zhuǎn)移技術(shù)制備多晶硅薄膜太陽能電池；

2．采用金屬誘導(dǎo)晶化和快速熱處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)多晶硅薄膜的制備并在低溫

下制備太陽能電池；

2. 在
   PECVD
   和
   HWCVD
   生長硅薄膜時(shí)，通過生長溫度，氣體流量，氫氣稀釋比，腔室氣壓等參數(shù)實(shí)現(xiàn)微晶硅或者納米晶薄膜的生長；

3. 采用雙層膜技術(shù)減小表面處入射光的反射并實(shí)現(xiàn)表面鈍化，提高入射光的收集率和少數(shù)載流子壽命；

4. 采用高低結(jié)結(jié)構(gòu)增加光生載流子的收集效率；

6.
采用隧道結(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)疊層太陽能電池的制備，擴(kuò)展電池的光譜收集范圍，提高電池的轉(zhuǎn)換效率。

（三）應(yīng)用領(lǐng)域及市場前景

新型低成本薄膜太陽能電池的制備，實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電成本降低到
1
元／度以下的目標(biāo)。

項(xiàng)目七、透明導(dǎo)電薄膜制備技術(shù)

（一）項(xiàng)目簡介

透明導(dǎo)電薄膜是指那種對(duì)可見光的平均透過率高（T
?
80%）、電阻率低（ρ?10-3
Ωｃｍ）的薄膜，在太陽能電池、平板顯示器、薄膜晶體管、氣敏元件、抗靜電涂層等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的透明導(dǎo)電薄膜是指氧化銦錫(俗稱
ITO)，ITO
中其透過率和電阻率分別由
SnO2
與
In2O3
之比來控制，一般
SnO2:In2O3=1:9。由于銦是一種稀缺金屬，近年來人們一直在探索其他的替代材料。Zn
是地殼中蘊(yùn)藏量較豐富的一種元素，本項(xiàng)目采用磁控濺射法和溶膠-凝膠法制備的摻鋁氧化鋅(AZO)透明導(dǎo)電薄膜，對(duì)可見光平均透過率大于90％，電阻率低于
5?10-4Ωｃｍ，具有廣闊的應(yīng)用前景。已發(fā)表科研論文十多篇。

（二）創(chuàng)新點(diǎn)以及主要技術(shù)指標(biāo)

1.利用磁控濺射技術(shù)結(jié)合原位加熱方法，在玻璃襯底上生長高質(zhì)量
AZO
薄膜；2.利用磁控濺射技術(shù)通過調(diào)節(jié)生長氣壓和射頻功率，在室溫下柔性襯底上制備高質(zhì)量
AZO
薄膜；

3.
采用對(duì)設(shè)備要求低、原材料價(jià)格低廉的溶膠-凝膠法制備技術(shù)；

4.
特殊氣氛下熱處理技術(shù)；

5.
場誘導(dǎo)結(jié)晶技術(shù)。

（三）應(yīng)用領(lǐng)域及市場前景

太陽能電池電極和觸摸顯示屏等的制備，替代進(jìn)口產(chǎn)品，降低相關(guān)器件的制備成本。