国家重点研发计划 基于内燃机与太阳能热发电的低碳多能互补系统关键光伏技术研发

随着全球能源结构转型和“双碳”目标的推进，构建低碳、高效、可靠的多能互补能源系统已成为我国能源科技创新的重要方向。在这一背景下，国家重点研发计划支持开展了“基于内燃机与太阳能热发电的低碳多能互补系统关键光伏技术研发”项目，旨在通过内燃机与太阳能热发电的深度融合，突破光伏技术瓶颈，实现多能源形式的协同优化与低碳运行。

内燃机作为传统化石能源利用装置，具有响应快、可靠性高的特点，但碳排放强度较高；太阳能热发电则具备储能和调峰能力，且清洁可再生。将两者结合，可形成优势互补：太阳能热发电提供基础热源，内燃机作为调峰和备用电源，同时光伏系统作为补充电力来源，进一步提高可再生能源渗透率。要实现这一系统的低碳高效运行，关键光伏技术的研发至关重要。

本项目聚焦以下关键光伏技术研发：

1. 高效光伏电池与组件技术：针对多能互补系统中光伏发电的间歇性和波动性，研发高转换效率、低衰减的光伏电池，如钙钛矿/晶硅叠层电池，提升单位面积发电量，降低系统占地面积和成本；同时开发适应高温、高辐照等恶劣环境的光伏组件封装技术，确保长期稳定运行。

1. 光伏-光热协同转换技术：研究光伏与太阳能热发电在光谱利用上的互补机制，开发分频利用技术，将太阳光谱中短波部分用于光伏发电，长波部分用于热发电，实现全光谱高效利用。探索光伏余热回收与内燃机余热耦合的热电联供方案，进一步提升综合能源利用率。

1. 智能预测与协同控制技术：针对太阳能资源和负荷需求的波动性，开发基于人工智能的短期/超短期光伏功率预测模型，结合内燃机与光热系统动态特性，构建多能互补系统的协调优化控制策略。通过实时调度光伏、光热和内燃机出力，实现系统经济性与低碳性的最优平衡。该技术还包括光伏逆变器与内燃机调速器的协同控制，确保电网稳定。

1. 先进储能与微电网接入技术：研发与光伏配套的高性能储能系统（如液流电池、锂离子电池），平抑光伏出力波动；同时研究光伏系统与内燃机、光热系统的微电网并网/离网无缝切换技术，提高供电可靠性。还需开发多能互补系统的能量管理平台，实现源-网-荷-储一体化运行。

1. 低碳评估与优化设计方法：建立涵盖全生命周期的碳排放评估模型，量化光伏技术在内的多能互补系统碳减排效果。基于此，开发系统容量配置与运行参数的多目标优化算法，以最小化碳排放和成本为目标，指导光伏组件选型、光热镜场和内燃机容量匹配。

通过上述关键光伏技术的研发，本项目将形成一套基于内燃机与太阳能热发电的低碳多能互补系统解决方案。预期成果包括：光伏转换效率提升至30%以上，系统综合能源利用率达80%以上，碳排放降低40%以上，并在工业园区、偏远岛屿等场景开展示范应用。该项目的实施，不仅将推动光伏技术向高效、智能、低碳方向发展，还将为构建新型电力系统、实现能源绿色转型提供重要技术支撑。