對接人：林文山

【項目精選】184期：新能源技術項目推薦

項目一：能饋式軌道交通牽引供電系統(tǒng)

（一）項目簡介

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，在車輛制動時一般優(yōu)先采用再生制動方式。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項目進行重點開發(fā)。

（二）創(chuàng)新點以及主要技術指標

本項目組研發(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，其核心技術已獲得國家發(fā)明專利授權。該技術的特點為：1
模塊化結構。4MW
的供電站可由
4
個一樣的
1MW功率模塊組成，無需特別措施，各模塊的功率自然均分。大功率變流器的設計和生產(chǎn)難度大為降低。2
極低的開關頻率。功率器件的開關頻率僅為
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，不需要復雜的驅動和保護、緩沖措施；系統(tǒng)的電磁兼容性好。3
特殊設計的控制策略使得系統(tǒng)的動態(tài)響應速度快，網(wǎng)側電流正弦性好，諧波含量小，直流側電壓平穩(wěn)、超調小。

（三）應用領域及市場前景

已研制了
380V
交流輸入/1500V
直流輸出的小功率試驗系統(tǒng)。已采用該專利技術開發(fā)了大功率
400Hz
逆變電源。該變流器技術還可以用作數(shù)
MW
級風力發(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）原理樣機和實驗波形（供電/回饋/供電）

項目二、非隔離光伏并網(wǎng)逆變器

2. 項目簡介

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)逆變器的一個關鍵的技術問題是必須要解決漏電流問題。目前，一些技術領先的公司（如
SMA
Solar 等）都申請了專利保護其高效率的非隔離光伏并網(wǎng)逆變器電路結構。

（二）創(chuàng)新點以及主要技術指標

本項目組通過研究獲得了一種優(yōu)化的非隔離光伏并網(wǎng)逆變器電路拓撲，兼具有低漏電流和高效率的優(yōu)點。漏電流明顯小于
SMA
公司的
H5
電路，效率與其相當。已研制了
3kW
實驗樣機，采用
Buck-Boost
變換器實現(xiàn)
MPPT，該變換器采用一種新型的PWM
控制策略；逆變器采用
oH5
拓撲；采用可實現(xiàn)高電流質量和內在反孤島的并網(wǎng)電流控制策略。上述三項關鍵技術均屬首創(chuàng)，已申請發(fā)明專利。實驗樣機主要參數(shù)和性能為：輸入（光伏電池輸出）200-550V、輸出
240V/50Hz（標稱值，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%。采用改進的擾動觀測與增量電導相結合的
MPPT
方法，專利（申請中）反孤島技術。具備
CAN總線通信接口，有完善的保護功能。

（三）應用領域及市場前景

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)逆變器外形與內部線路（局部）

項目三、5KVA獨立型光伏發(fā)電系統(tǒng)

（一）項目簡介

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

（二）創(chuàng)新點以及主要技術指標

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

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

（三）應用領域及市場前景

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、水文監(jiān)測點等。

項目四、新型混合勵磁風力發(fā)電機

（一）項目簡介

永磁直驅風力發(fā)電機是現(xiàn)代風力發(fā)電系統(tǒng)的重要機型，其效率高、功率密度大，但其存在氣隙磁場及電壓調節(jié)、故障滅磁困難的固有問題。混合勵磁電機是將高效永磁電機和易于控制的電勵磁同步電機有機結合形成的一種新型電機。課題組對混合勵磁電機的創(chuàng)新研究得到國家自然科學基金重點項目資助，已獲
2
項授權國家發(fā)明專利，另有
8
項國家發(fā)明專利處于公開期，取得一批創(chuàng)新性成果。

（二）創(chuàng)新點以及主要技術指標

（1）結構簡單、可靠，兼具永磁電機的高效率和電勵磁電機勵磁可控的優(yōu)點；

（2）采用新型無刷結構，不需電刷和滑環(huán)。用作無刷交流發(fā)電機時，省去了勵磁機及旋轉整流器，從而大大簡化電機結構，提高了工作可靠性；

（3）勵磁線圈中沒有勵磁電流時，電機處于弱磁狀態(tài)，減小了磁鋼退磁風險；

（4）電機既可以工作于發(fā)電狀態(tài)也可以工作于電動狀態(tài)，同樣適用于寬轉速范圍高效驅動電機。

（三）應用領域及市場前景

在風力發(fā)電、電動汽車、混合動力汽車驅動電機、主軸驅動電機，伺服系統(tǒng)等系統(tǒng)中有良好的應用前景，具有堅實的技術儲備。

項目五、新能源聯(lián)合供電系統(tǒng)

（一）項目簡介

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

實驗室已于
2005
年先后購買了
300W
風力發(fā)電機、1kW質子交換膜燃料電池和
1kW
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，并開展了關于風力發(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行了獨立系統(tǒng)的實驗研究，已取得很多研究進展。正在進行風光氫聯(lián)合供電系統(tǒng)的研究，目前已完成原理，正在進行實驗驗證。目前共有
3
項專利在申請中。

（二）創(chuàng)新點以及主要技術指標

1.
燃料電池供電系統(tǒng)

氫能是一種清潔新能源，燃料電池是氫能應用的一個重要。根據(jù)燃料電池外特性軟、動態(tài)響應慢的缺點，本項目提出了復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)非常適用于混合動力汽車、應急備用電源等場合。

2.
太陽能光伏供電系統(tǒng)和風力發(fā)電系統(tǒng)

本研究首先建立太陽能電池和風力發(fā)電機的模型，以進一步了解其特性。其次根據(jù)不同輸入源的特性，設計高效率高功率密度功率變換器。采用最大功率追蹤技術控制系統(tǒng)，使得太陽能電池和風力發(fā)電機工作在最大功率點。

3.
風光氫聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)

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

（三）應用領域及市場前景

電動汽車、混合動力汽車；風光互補路燈、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。

項目六、硅基薄膜太陽能電池制備技術

（一）項目簡介

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，包括光致衰減效應和轉換效率不高(約
6％)等。本項目在國家
863
計劃課題(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材料的單結與疊層硅基太陽能電池關鍵技術研究，已經(jīng)申請發(fā)明專利
5
項，發(fā)表科研論文
20
余篇。

（二）創(chuàng)新點以及主要技術指標

1.利用
LPCVD
方法和自擴散技術生長多晶硅
p-n
結，結合層轉移技術制備多晶硅薄膜太陽能電池；

2．采用金屬誘導晶化和快速熱處理技術實現(xiàn)優(yōu)質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，通過生長溫度，氣體流量，氫氣稀釋比，腔室氣壓等參數(shù)實現(xiàn)微晶硅或者納米晶薄膜的生長；

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

4. 采用高低結結構增加光生載流子的收集效率；

6.
采用隧道結技術實現(xiàn)疊層太陽能電池的制備，擴展電池的光譜收集范圍，提高電池的轉換效率。

（三）應用領域及市場前景

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

項目七、透明導電薄膜制備技術

（一）項目簡介

透明導電薄膜是指那種對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、抗靜電涂層等領域具有廣闊的應用前景。傳統(tǒng)的透明導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
是地殼中蘊藏量較豐富的一種元素，本項目采用磁控濺射法和溶膠-凝膠法制備的摻鋁氧化鋅(AZO)透明導電薄膜，對可見光平均透過率大于90％，電阻率低于
5?10-4Ωｃｍ，具有廣闊的應用前景。已發(fā)表科研論文十多篇。

（二）創(chuàng)新點以及主要技術指標

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

3.
采用對設備要求低、原材料價格低廉的溶膠-凝膠法制備技術；

4.
特殊氣氛下熱處理技術；

5.
場誘導結晶技術。

（三）應用領域及市場前景

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