转换效率

国家电投集团西安太阳能电力有限公司目前生产常规工艺的单晶硅太阳能电池，单晶电池转换效率达到20.30%，在同等技术生产线条件下处于先进水平。受制于常规电池背表面场（BSF）钝化效果的限制等因素，从技术发展趋势来看，依靠常规工艺的改进和优化来提升电池效率的空间已非常有限。 国家电投集团西安太阳能电力有限公司对西宁分公司200MW常规电池生产线进行升级改造，将其改造为PERC电池生产线，改造后将全部生产PERC电池。 本项目的研究成果使公司掌握PERC电池的生产工艺，为公司以后进行背钝化电池生产改造提供基础。通过PERC电池技术生产的单晶电池片可提高转换效率。 通过该项目的研究，为公司单晶电池转换效率达到21.4%提供了成熟的技术方案，使公司技术储备实力迈入行业第一梯队，对提高企业知名度和影响力起到积极作用，同时加快了平价上网进程，使光伏产品大规模走进百姓生活目标更近一步。

针对电感对DC/DC变换性能影响的问题，以Boost变换器为例，对非理想情况下Boost变换等效电路和转换效率影响因素进行了分析，得到电感参数与电路输出电压、转换效率的关系。根据电感参数对电流纹波和电路转换效率影响的分析，在传统以临界连续电流为依据设计滤波电感值的基础上，提出了一种约束电感值选择范围的方法，并对KS226-075A磁芯的局部磁滞损耗和铜耗进行了计算，得到DC/DC变换器转换效率随电感值增大的变化趋势。最后，通过实验验证了理论的正确性和方法的可行性，同时根据实验结果修正了电感值的选取范围，并对计算结果与实验结果存在的误差进行了分析说明。

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)因具有转换效率高、无污染物排放、运行噪声低等特点被视为前景广阔的绿色发电技术之一，其被广泛应用于电力系统和交通运输等领域。针对SOFC稳态模型的参数优化设计问题，提出了一种基于混沌博弈优化(chaos game optimization, CGO)方法的SOFCs参数提取框架。同时，利用芬兰燃料电池技术公司Elcogen生产的陶瓷阳极支撑型平板式低温单体燃料电池(ASC-400B)工作于两种不同温度(即600 ℃和700 ℃)下的实验数据以及美国蒙大拿州立大学开发的基于物理模型的5 kW级管式SOFC电池堆栈模型在两种不同温度(即850 ℃和950 ℃)下的仿真数据，分别对所提框架、蒲公英优化器(dandelion optimizer, DO)、平衡优化器(equilibrium optimizer, EO)、粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法和白鲨优化器(white shark optimizer, WSO)的参数提取的性能进行了深入的研究和分析。测试结果表明：相比于DO、EO、PSO和WSO，CGO能够准确、稳定且快速地提取上述各种SOFCs的模型未知参数，为SOFCs的系统建模提供了一种高效的方法。

体积小，转换效率高，性能稳定，原副边隔离，隔离强度高；采用金属强化封装，防尘防潮，抗干扰能力强；宽输入范围，电网适应能力强；满足输出容量带载 12A大于 15S；良好的电磁兼容性，各项技术指标满足 DL/T 721-2013 标准要求。采用插拔式接线端子，安装调试和使用方便。

体积小，转换效率高，性能稳定，原副边隔离，隔离强度高；采用金属强化封装，防尘防潮，抗干扰能力强；宽输入范围，电网适应能力强；满足输出容量带载 12A大于 15S；良好的电磁兼容性，各项技术指标满足 DL/T 721-2013 标准要求。采用插拔式接线端子，安装调试和使用方便。

液流电池具有充放电循环次数大、容量高及寿命长等优点，是长时大规模储能的理想选择，但是其复杂的结构对电池控制系统的要求较高，传统开发方式难以满足其多样的控制需求，因此提出精准度更高、实时性更好的基于事件驱动技术的液流电池控制系统开发方法。首先针对液流电池稳定性需求高、内部损耗大等问题，提出了主/辅助电堆协同架构，并对该架构系统进行建模分析；然后基于事件驱动技术对控制系统进行模块化设计，包括柔性充放电控制、辅助电堆参与的黑启动控制、基于卡尔曼滤波的电池荷电状态(state of charge，SOC)估计等；最后搭建半实物仿真平台，对所提架构和策略进行验证，证明了该架构和策略能提高系统的能量转换效率和稳定性。

汽轮机转子通流部分经优化设计为单列调节级， 区别于 冲动式汽轮机转子的第一级多为双列速度级，并且设计多出 2~4 级压力级；汽轮机通流部分同时还优化了叶片、喷嘴、 隔板喷嘴的型线设计，有效降低了汽轮机通流部分摩擦热损， 从而提高了汽轮机机械转换效率。

为解决混合光伏-温差(photovoltaic thermoelectric generator, PV-TEG)系统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking, MPPT)问题以提高能源转换效率和利用率，提出了一种基于指数分布优化器(exponential distribution optimizer, EDO)的混合PV-TEG系统MPPT技术。EDO通过模拟指数分布的随机变化来搜索潜在的解空间，由于随机性，算法可有效避免在局部遮蔽条件(partial shading condition, PSC)下陷入局部最优，并在搜索空间中广泛探索以找到最优解。算例研究包括启动测试、太阳辐照度阶跃变化、随机变化、香港四季实际算例4个部分，并与其他5种算法进行对比分析，以较为全面地验证所提EDO技术在混合系统MPPT应用中的可行性和有效性。仿真结果表明，采用EDO的混合PV-TEG系统在不同运行条件下均能稳定、高效地实现最优越的MPPT性能，尤其是在春季低辐照度的条件下，EDO产生的能量分别超过蜻蜓算法(dragonfly algorithm, DA)、增量电导法(incremental conductance method, INC)、扰动观测法(perturbation observation method, P&O)能量输出的68.85%、66.13%和59.69%。

硅纳米线(silicon nanowires，SiNWs)越长，光学性能越好，但这会使太阳电池的电学性能损失越来越大。采用模拟和实验的方法，对PEDOT:PSS/Si杂化太阳电池的SiNWs进行优化，重点研究了SiNWs长度造成的表面复合速率和串联电阻对太阳电池性能的影响。结果表明，随着SiNWs长度的增加，表面复合主要影响开路电压，对太阳电池的性能影响较大；串联电阻主要影响填充因子，对太阳电池的性能影响较小。实验证明，当SiNWs长度为246 nm左右时，PEDOT:PSS/Si杂化太阳电池的转换效率最高，为12.88%。研究结果可为含SiNWs的硅基太阳电池的设计提供指导。

针对传光式电流互感器高压侧现有的母线取能和激光供能方式存在供电死区、能量转换效率低、使用寿命不足等问题，提出一种基于四电平编码与弱光通信的极低功耗光电传输系统方案。首先，设计三态门电路将信号采集模块的采样时钟和数据信号叠加为一个四电平信号。然后，利用超高亮度且极低功耗的LED将四电平信号转换为光信号并通过光纤传输至低压侧。最后，在低压侧通过高灵敏度雪崩光电二极管探测器进行弱光检测后输入解码电路实现信号解码。将极低功耗光电传输系统应用于传光式电流互感器中进行实验验证，测量结果满足0.2级精度要求，系统高压侧的平均功耗可降低至3.91 mW，保证测量精度的同时大幅降低了功耗。由于高压侧的功耗极低，故可采用大容量电池或小功率光伏系统等可靠供能方案，从而解决了高压侧的供能问题，提高了系统的稳定性和可靠性。