基于高阶空间交互网络的光伏组件热斑故障检测

针对传统红外热斑故障检测算法由于特征表达能力不佳造成算法易受复杂背景干扰以及对密集目标、小目标故障检测精度低的问题,提出一种基于高阶空间交互的光伏组件热斑故障检测网络。首先,设计高阶空间交互模块,并将其引入YOLOv5主干网络进行全局交互建模,提升网络对密集目标的检测精度;其次,为突出复杂背景下故障目标的关键特征,设计基于协同注意力的特征提取模块重构颈部网络;然后,在颈部网络设计多尺度特征增强融合模块以提高检测网络对不同尺度特征的充分利用;最后,设计自适应特征融合检测头以提高模型对小目标的感知能力。实验结果表明,相较于7种经典检测算法,所提出的算法检测精度最高,精度可达84.3%。

严寒干热地区集热冷却联用系统试验研究

该文结合新疆地区昼夜大温差气候特性,在乌鲁木齐市搭建一套小型太阳能集热——天空辐射冷却两用系统,通过对比PE防风膜层数和测试不同流速工况下的系统运行结果来探究两用装置的集热/冷却潜力。试验结果表明:系统在日间集热模式下的最大进出口温升为6.40℃,最大瞬时集热功率为721.88 W/m^(2);夜间冷却模式下最大进出口温降为0.94℃,出口温度相对环境温降可达1.43℃,最大瞬时冷却功率为50.89 W/m^(2),这为其在实际中的工业集热应用和本地区的温湿度独立控制空调系统高温冷冻水制备提供可能。

积灰对光伏组件性能影响的试验研究及数值模拟

探究光伏组件表面积灰对其输出特性的影响及污秽颗粒在组件表面的沉积规律,有助于制定清灰方案,提高光电转化效率。以置于华北电力大学风机大厅楼顶的光伏阵列为研究对象,进行人工布灰试验,探究了不同积灰量对组件输出功率、电流和电压的影响;为探究某单一因素对污秽颗粒沉积的影响,利用COMSOL软件建立与光伏组件自然积灰试验条件相同的颗粒沉积数值模型,模拟分析了风速、湿度、颗粒粒径和污秽浓度对光伏组件表面污秽颗粒沉积的影响。试验结果表明:积灰对工作电压影响较小,对输出功率和工作电流影响较大,且当积灰密度为5.07 g/m^(2)时,组件输出功率、电流和电压的变化率分别为8.71%、6.48%和0.40%。模拟结果表明:其他条件相同时,颗粒的沉积量随风速和粒径的增大均先减小后增大,在风速3 m/s和粒径15μm时取得最小值;相同条件下,颗粒沉积量均随湿度和污秽的浓度的增大而增大。

基于加权灰度图与混合阈值分割方法的光伏热斑检测

在光伏红外热图像中,热斑和部分高温工作区的亮度非常接近。在利用传统的阈值分割技术提取热斑时,往往会将工作区也一并分割出来,形成虚假热斑。结合Otsu算法和Sauvola算法的优点,提出了一种基于加权灰度图的混合阈值分割方法。通过对灰度图加权处理,降低工作区亮度,从而增强热斑与工作区的对比度,改善热斑的可视性。利用Otsu算法与Sauvola算法二值化灰度图,并根据二值图差异度计算混合阈值,以此消除虚假热斑的干扰。实验证明,该方法适用于检测存在高温工作区的光伏板热斑,能够精准有效地分割热斑。

光热汽轮机高低位布置研究

文章着重研究目前投运或在建中小功率光热汽轮机的布置方式,并结合相关常规汽轮机的布置经验,从基建成本、布置美观性、安装检修等多方面分析,总结出适合光热汽轮机的布置方式为中低位布置。

模型预测转矩自抗扰控制下直驱永磁同步发电机最大追踪系统

为了更好地获取风能,构建了一种基于模型预测转矩自抗扰的最大功率追踪控制系统,用于直驱永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)来实现系统的最大输出功率追踪。为了提升PMSG响应性能,增强PMSG抗扰动性能,首先在电流环设计了模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC),同时在速度环提出了一种参数补偿改进自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)策略,该方法继承了ADRC和MPTC的优点,可以很好地处理内部和外部干扰、建模误差和风速变化等不确定性问题,以实现在不同风速下最大功率追踪性能。从仿真结果可知当风速变化较小时所提控制策略转速静态误差几乎为0,传统MPTC控制策略误差为0.2 rad/s;当风速变化较大时所提控制策略转速静态误差较小,传统MPTC控制策略误差达到5 rad/s。研究结果表明所提出的控制方法在最大功率追踪较传统控制器具有更好的动态响应性能以及抗干扰性能。

银粉对硅异质结太阳电池用低温银浆的影响综述

银浆是硅异质结太阳电池的重要材料,更低的体积电阻率和接触电阻、良好的附着力、优良的细线印刷性能及组件栅线抗腐蚀老化是其不断改进的方向。作为导电相,银粉的性能和含量对银浆有着至关重要的影响。该文基于低温固化银浆导电机理以及SHJ电池对银浆性能的追求,综述了银粉的振实密度、形貌、粒径、表面处理剂及其与有机物的适配。进一步探讨了纳米银粉和银包铜粉在SHJ太阳电池用低温银浆中的应用。

基于灰度直方图自适应B样条曲线拟合的光伏组件热斑检测方法

红外热图像探测热斑的过程中,会受到复杂环境以及采集过程引入的诸多因素干扰,导致常规图像处理方法无法准确检测出热斑。提出一种改进的热斑检测方法,该方法根据灰度直方图特征进行自适应节点配置的B样条拟合,从而实现阈值选取和热斑分割,不仅同样具有抑制噪声的特点,且提高了热斑检测的准确率。实验证明该方法能实现含有大量噪声的光伏组件红外热图像的热斑检测,提高热斑检测的效率和准确率。

基于丁二胺盐酸盐钝化的高效钙钛矿/晶硅叠层电池

钙钛矿/硅异质结叠层电池技术是突破晶体硅太阳电池极限效率的重要途径。在叠层电池中,多晶钙钛矿膜层内缺陷中心将诱导光生载流子复合损失,因而对钙钛矿膜层内缺陷进行钝化是提升叠层电池光电转换效率的有效策略。本工作采用在钙钛矿前驱体内掺入1,4-丁二胺盐酸盐的方法,通过引入氯离子实现结晶调控提高钙钛矿结晶质量,同时发现丁二胺阳离子对钙钛矿膜层缺陷中心显示出良好的钝化效果,两者协同作用显著提升叠层电池的开路电压(V_(oc))和填充因子(FF),并最终成功获得了28.77%的NREL认证效率。

光伏-塔式光热SCO_(2)混合发电系统优化配置

针对现阶段光热发电系统成本较高和光伏发电功率波动性大的问题,提出了光伏-塔式光热超临界二氧化碳布雷顿循环(SCO_(2))混合发电系统,研究了系统关键配置参数对经济性-环保性的影响规律,基于不同负荷类型对系统参数配置进行了多目标优化,探索了不同应用场景下混合发电系统的运行特性。仿真结果表明:光伏-塔式光热SCO_(2)混合发电系统中,光热发电比例升高时,系统经济性下降,但环保性能改善;增大混合发电系统总额定功率可降低系统平准化度电成本;当太阳倍数为4、储热时长为18 h情况下,平准化度电成本存在最低值为0.64元/(kW·h),比单纯光热发电经济性提高了31%。孤网运行条件下,在光伏-塔式光热SCO_(2)混合发电系统基础上增设柴油发电机组后,能够有效提升太阳能发电系统的供电可靠性,柴油发电占比仅为1.5%,柴油发电机组的年运行时长不足200 h即可保证100%满足实时电负荷需求。

一种用于光电/光热综合利用的光谱选择性金属网格涂层

针对光电/光热综合利用(PV/T),提出一种纳米级金属(银)网格涂层,在太阳辐射波段(0.3~2.5μm)具有高透过率,在红外波段(2.5~25μm)具有高反射率,与全波段(0.3~25μm)高吸收/发射的PV/T吸收器结合可产生太阳辐射波段高吸收、红外低发射的光谱选择特性,从而显著降低PV/T的辐射热损。基于时域有限差分方法,模拟分析网格周期、宽度和厚度对金属网格涂层光谱特性的影响。结果表明:当纳米金属网格的周期为500 nm,厚度为50 nm、宽度为30 nm时,其太阳波段透过率达到0.90,红外反射率达到0.88。与已有ITO光谱选择性涂层相比,金属网格涂层的太阳辐射透过率提高20%,红外反射率提高24%,同时薄层电阻(5.3Ω/Sq)降低47%。

奥氏体钢在超临界CO_(2)发电系统中的腐蚀行为研究

以超临界二氧化碳(SCO_(2))作为工质的发电系统在太阳能热发电领域具有良好的发展前景。为探究SCO_(2)发电系统中典型材料的腐蚀行为,开展奥氏体钢316L和321样片在550℃、25 MPa SCO_(2)环境下的2000 h腐蚀实验研究。结果表明:两种奥氏体钢均发生了氧化腐蚀,且321耐腐蚀性能比316L更优异。腐蚀动力学近似符合抛物线规律。两种材料均形成双层氧化物,内侧为富铬垢和锰铬尖晶石,外侧形成富铁氧化物结节。此外,碳主要沉积于腐蚀产物表面,材料内部未发现渗碳现象。最后,建立了两种奥氏体钢的腐蚀机理模型。

电网不对称故障下光伏并网逆变器的无功支撑控制策略

针对电网不对称故障下光伏系统存在的输出电流峰值越限、交流侧功率波动、直流侧电压不稳定等问题,该文提出一种电网不对称故障下光伏并网逆变器无功支撑控制策略。以无功支撑要求为目标,以有功功率波动幅值和输出电流峰值为约束条件确定逆变器的有功功率安全运行区域,提供足够无功支撑并扩展有功功率输出能力,或在约束条件内根据无功电流权重提供部分无功支撑,保证光伏系统在发生电网不对称故障时安全运行,最后仿真验证了控制策略的有效性。

塔式太阳能热发电站吸热塔的电气系统设计要点分析

通过对塔式太阳能热发电站吸热塔的负荷特性和电气设备布置进行分析,并对吸热塔电气系统的接线方案及盘柜布置要点进行了总结。分析结果表明:1)根据吸热塔负荷需求,推荐采用电动机控制中心(MCC)就地布置和不间断电源(UPS)综合利用的设置原则,并给出了典型的电气设备布置方案及影响其布置的因素;2)根据吸热塔的结构特点及检修需求,确定了吸热塔电气配电室内电气盘柜采用“上进上出线”的方式、电缆采用竖向电缆通道及单层梯式桥架多排敷设的方案;3)根据电缆铠装型式及特点,建议塔内动力电缆选用钢丝铠装。该设计方案可有效提高塔式太阳能热发电站吸热塔电气系统的合理性、可靠性及运行检修维护的便利性,对电气系统的设计具有重要的参考意义。

基于大涡模拟的空气绕流微细管流动特性研究

在1000≤Re≤7000范围内,采用大涡模拟对空气绕流1mm微细管进行了数值研究,通过升阻力特性和时均雷诺应力分布等湍流统计特性着重研究微细管表面受力特性以及极近尾流区流动特性。结果表明,在获取空气绕流微细管湍流统计特性时,统计70个涡脱周期的时间足以获得可靠的时均统计结果;随着临界雷诺数的增大,时均阻力系数和微细管表面压差阻力变化趋势相同先减小后增大,表面摩擦阻力减小,流动分离提前;此外极近尾流区湍流脉动强度在雷诺数增大到5000后,继续增加雷诺数对极近尾流区湍流发展无明显促进作用。

基于模型参考自适应自抗扰的风电系统最大功率控制

为实现直驱永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)的最大输出功率追踪,构建了一种基于模型参考自适应自抗扰控制的永磁同步风力发电系统最大功率控制系统。首先,搭建模型参考自适应系统(model reference adaptive system,MRAS)来估算风力发电系统的角速度,实现控制系统的无位置控制,并对MRAS中的PI反馈自适应无法快速跟踪转速且具有超调等问题,提出伪微分反馈自适应率,有效提升无位置控制的精度;同时,为提高PMSG动态响应性能,增强PMSG的抗干扰性能,增强出速度环自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)策略,可以很好地进行风速跟踪,确保在不同风速下实现最大功率追踪。仿真结果表明,当风速变化较小时所提控制策略转速估计误差很小,而传统MRAS控制策略初始位置估计误差超过了10 rad/s,同时动态过程中也存在一定的跟踪误差,当风速变化剧烈时所提控制策略转速跟踪误差不是很大,而传统MRAS控制策略误差超过10 rad/s。研究结果表明,所提控制策略可以准确地追踪转速,并具有较好的动态性能。

耦合反射补光及导流降温技术的阵列式光伏电站增效研究

从改善光伏外部运行条件的思路出发,研究反射补光技术及导风降温技术对组件转化性能的影响。通过前置反光器件将散落在阵列间隙的太阳能汇聚到组件表面,增加组件单位面积上的辐照量;组件背部利用导流板引导环境风横略吹扫组件,降低组件温度,提高组件转化效率。结果表明,反光镜镜面最佳倾角为40°,宽度为130 mm,此时光伏组件输出功率可增加9.202%;导流板最佳宽度为5 cm,倾角为30°,片数为4,耦合补光及降温,光伏组件综合效率可提升约12.49%。

山地光伏支架安装技术

光伏电站的建设可充分利用太阳能等可再生能源,大大减少对环境的破坏,对改善大气环境有积极地作用。工程建设中光伏构件安装存在诸多不利的因素,因此工程建设中应采取合理的措施以减小工程建设的损失。依托永仁麦冲河125MW复合型光伏项目,阐述了山地陡坡地形如何精确、快速地安装光伏构件和注意措施,探讨光伏构件安装技术。

基于低压配电物联网的分布式光伏接入研究

针对低压电网存在自动化程度低、感知能力弱导致分布式光伏信息不能实时上传至配网运行系统的问题,通过分析分布式光伏接入导致电压抬升的原因,提出了构建低压配电物联网平台,建立了云-管-边-端的系统框架,实现了低压电网拓扑自动识别功能,建立了低压电网电压调节策略。基于低压配电物联网基础上建立台区源网荷储协调运行平台,有利于提升台区运行能力和对高弹性电网支撑能力。

基于频率前馈补偿的储能VSG并网有功响应优化策略

分析现有基于电磁功率前馈补偿的暂态阻尼方案,该方案可有效抑制储能虚拟同步机(VSG)并网有功的动态振荡,但会因降低其惯量支撑能力而存在频率过冲风险。为此,提出一种基于频率前馈补偿的暂态阻尼优化策略。该策略在不影响储能VSG惯量响应性能的前提下,可有效抑制其并网有功的动态振荡,既能大大减小有功超调,又不会引起频率过冲。最后,建立储能VSG并网系统的Matlab仿真模型与实验平台,仿真与实验测试对比结果验证了所提策略的有效性与优越性。