CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)訊：據(jù)路透社報(bào)道，德國(guó)弗勞恩霍夫太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所（Fraunhofer ISE）項(xiàng)目經(jīng)理Gregor Bern近日表示，根據(jù)該所研究小組對(duì)其研發(fā)的新型快速定日鏡校準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試顯示，吸熱器的誤差為毫米，有望一年內(nèi)在商業(yè)化太陽(yáng)能光熱電站上進(jìn)行測(cè)試。

在塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)中，定日鏡系統(tǒng)通常占到整體成本的1/3左右，定日鏡未對(duì)準(zhǔn)吸熱器會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)電量。因此，定日鏡性能已成為光熱電站開(kāi)發(fā)商降低成本的關(guān)鍵研究方向。

已完成小規(guī)模測(cè)試和評(píng)估

今年8月份，F(xiàn)raunhofer ISE宣布已完成其創(chuàng)新的Helio Control定日鏡校準(zhǔn)系統(tǒng)的小規(guī)模測(cè)試和評(píng)估。

由德國(guó)政府資助的Helio Control項(xiàng)目與其它技術(shù)不同，它使用相機(jī)根據(jù)吸熱器上的圖像來(lái)計(jì)算定日鏡的精度。而法國(guó)Themis塔式光熱實(shí)驗(yàn)電站的早期測(cè)試表明，吸熱器上計(jì)算出的目標(biāo)點(diǎn)通常距離實(shí)際目標(biāo)只有幾毫米。

該系統(tǒng)使用數(shù)字圖像處理來(lái)執(zhí)行多個(gè)定日鏡的同時(shí)測(cè)量。根據(jù)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)介紹，利用該技術(shù)每秒可以測(cè)量?jī)擅娑ㄈ甄R，這意味著在不到一個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)即可完成摩洛哥裝機(jī)150MW的NoorIII塔式光熱電站的7400個(gè)定日鏡的校準(zhǔn)工作，而手動(dòng)校準(zhǔn)則需要花費(fèi)數(shù)周時(shí)間。

研究人員估計(jì)，根據(jù)模擬和基于相關(guān)理論的推算，該系統(tǒng)可以將定日鏡的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)成本降低5％左右。而更重要的是，目標(biāo)計(jì)算的估計(jì)誤差，“對(duì)于距離近的定日鏡和距離遠(yuǎn)的定日鏡保持不變”，Gregor Bern在采訪中表示。這意味著對(duì)于鏡場(chǎng)面積大的大型商業(yè)化式光熱電站來(lái)說(shuō)，定日鏡與吸熱器之間的平均距離更長(zhǎng)，這可能會(huì)帶來(lái)更大的好處。

頻率追蹤

HelioControl系統(tǒng)通過(guò)在移動(dòng)定日鏡的同時(shí)監(jiān)測(cè)其能流密度分布，這樣為每個(gè)定日鏡標(biāo)記一個(gè)標(biāo)簽。

攝像機(jī)捕獲相關(guān)的頻率，通過(guò)在頻率空間中工作，定日鏡可以被區(qū)分和分離，以便進(jìn)一步評(píng)估。數(shù)字圖像處理用于從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取單個(gè)定日鏡的位置信息，并確定定日鏡的實(shí)際瞄準(zhǔn)點(diǎn)。

在Themis實(shí)驗(yàn)電站進(jìn)行的測(cè)試過(guò)程中，收集了在不同操作條件和不同數(shù)量的定日鏡下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

Gregor Bern表示，由于只需一部攝像機(jī)即可捕獲不同的頻率，因此幾乎不需要多余的攝像機(jī)，這有助于減少電站的直接維護(hù)和布線成本。他進(jìn)一步說(shuō)明，對(duì)于一個(gè)商業(yè)化規(guī)模的光熱電站，將需要一到六個(gè)攝像頭，具體取決于太陽(yáng)島的布局和運(yùn)營(yíng)商的要求。

HelioControl系統(tǒng)可以與定日鏡校正的閉環(huán)控制集成在一起，以提供快速、自動(dòng)的校正。Gregor Bern說(shuō)：“我們團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于在定日鏡運(yùn)行過(guò)程中快速識(shí)別出真實(shí)的目標(biāo)點(diǎn)，以求及時(shí)快速調(diào)整參數(shù)。”

西班牙和美國(guó)研發(fā)的自動(dòng)校準(zhǔn)定日鏡系統(tǒng)

西班牙的CENER和IK4-TEKNIKER小組開(kāi)發(fā)了一種不同的方法，即在每個(gè)定日鏡上安裝低成本攝像機(jī)。

據(jù)兩家公司稱(chēng)，可伸縮定日鏡校準(zhǔn)系統(tǒng)（SHORT）可以在一個(gè)小時(shí)內(nèi)識(shí)別出未對(duì)準(zhǔn)并重新校準(zhǔn)。

攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)放置在已知位置的多個(gè)目標(biāo)，從而使攝像機(jī)能夠比較實(shí)際位置和預(yù)期位置。對(duì)多個(gè)位置重復(fù)此過(guò)程，以生成數(shù)據(jù)以修改跟蹤命令。該過(guò)程可以自動(dòng)化，因此不需要人工干預(yù)。

在另一個(gè)定日鏡校準(zhǔn)項(xiàng)目中，美國(guó)初創(chuàng)公司Heliogen（獲比爾·蓋茨基金支持）開(kāi)發(fā)了一個(gè)獨(dú)立的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用“閉環(huán)”算法自動(dòng)校準(zhǔn)定日鏡。即使配套低成本的定日鏡系統(tǒng)，也可以使系統(tǒng)整體性能達(dá)到最優(yōu)。該公司表示，該系統(tǒng)使用攝像機(jī)和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)可視化軟件來(lái)更精確地對(duì)準(zhǔn)定日鏡并提高太陽(yáng)能聚光效率。經(jīng)測(cè)試，定日鏡反射陽(yáng)光精度提高后系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)1000℃以上的溫度。

此外，研究人員也在改進(jìn)定日鏡材料。西班牙的TewerIngeneria及其合作伙伴Acciona Energy公司（安迅能）、丹麥Aalborg（奧爾堡）光熱發(fā)電公司以及立陶宛應(yīng)用研究所在內(nèi)的多家企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)，開(kāi)發(fā)了一種定日鏡復(fù)合材料，該復(fù)合材料化合物將具有球形曲率的玻璃泡沫及玻璃夾芯集成在一起，可避免玻璃纖維堵塞以及溫度引起的校對(duì)失準(zhǔn)問(wèn)題。合作伙伴已將該技術(shù)與由PV驅(qū)動(dòng)的自主無(wú)線通信系統(tǒng)集成在一起，以提供自校準(zhǔn)功能。

有望快速實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用

西班牙CENER太陽(yáng)能熱能和熱能存儲(chǔ)部門(mén)總監(jiān)Marcelino Sanchez Gonzalez表示，SHORT小組打算在今年秋天完成對(duì)在西班牙的Plataforma solar de Almeria（PSA）CSP研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行的跟蹤精度測(cè)試的全面評(píng)估。下一步，該小組旨在在商用的第三方定日鏡中實(shí)施校準(zhǔn)系統(tǒng)。他說(shuō)，這將使團(tuán)隊(duì)能夠建立“我們?cè)诋?dāng)前低成本規(guī)格下可以達(dá)到的精度極限?！?/p>

IK4-Tekniker熱工程部主管Cristobal Villasante表示說(shuō)，已獲得專(zhuān)利的方法已準(zhǔn)備就緒，可以商業(yè)化，研究人員正在就研發(fā)項(xiàng)目的非專(zhuān)有許可證進(jìn)行談判。他說(shuō)，獲得許可的合作伙伴將在“特定的定日鏡或定日鏡控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”中設(shè)計(jì)并實(shí)施最終解決方案，包括硬件和通信系統(tǒng)。

Helio Control團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在尋求在商業(yè)規(guī)模的光熱電站對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。

Gregor Bern建議首先在幾個(gè)定日鏡上測(cè)試系統(tǒng)，然后根據(jù)測(cè)試結(jié)果和操作員的準(zhǔn)備情況，再進(jìn)行更多定日鏡的測(cè)試。他表示：作為研究項(xiàng)目的一部分，我認(rèn)為在一年之內(nèi)進(jìn)行申請(qǐng)是切合實(shí)際的。如果這些測(cè)試顯示出足夠的優(yōu)勢(shì)，那么就可以實(shí)施一個(gè)完整的閉環(huán)自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)?！皩?shí)施完成一個(gè)完整的閉環(huán)自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)后，就可以為其商業(yè)化部署做好準(zhǔn)備了。”他進(jìn)一步說(shuō)明。