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CSPPLAZA光熱發電網訊：據(ju)路透社報道，德國弗勞恩霍夫太陽能系(xi)(xi)統(tong)研究所（Fraunhofer ISE）項目經理Gregor Bern近日表示(shi)，根(gen)據(ju)該所研究小組對(dui)其研發的(de)(de)新型快(kuai)速定日鏡校準(zhun)系(xi)(xi)統(tong)進行(xing)測(ce)試顯示(shi)，吸熱器的(de)(de)誤(wu)差(cha)為(wei)毫(hao)米，有(you)望一年內(nei)在商業化太陽能光熱電站上進行(xing)測(ce)試。

在塔式光熱發(fa)電(dian)系統中，定(ding)(ding)日鏡(jing)系統通(tong)常占到整(zheng)體成本的1/3左右，定(ding)(ding)日鏡(jing)未對準吸熱器會(hui)嚴(yan)重影響發(fa)電(dian)量。因(yin)此，定(ding)(ding)日鏡(jing)性(xing)能(neng)已成為(wei)光熱電(dian)站開(kai)發(fa)商降低成本的關鍵研究(jiu)方向。

已完成小規模測試和評估

今年8月份，Fraunhofer ISE宣布已完成其創新的Helio Control定日鏡校準系(xi)統(tong)的小規模(mo)測試和評估。

由德國政府資助的Helio Control項(xiang)目(mu)與其它(ta)(ta)技術(shu)不同，它(ta)(ta)使用相機根據吸熱器上的圖像來計算定日鏡的精(jing)度。而法國Themis塔式光熱實驗(yan)電(dian)站(zhan)的早期(qi)測試表(biao)明，吸熱器上計算出(chu)的目(mu)標點通常(chang)距離(li)實際目(mu)標只有幾毫米(mi)。

該系統使用(yong)數(shu)字圖像處理(li)來執行多個(ge)定(ding)日鏡的同時測量(liang)。根據(ju)項目團隊介(jie)紹，利用(yong)該技術每秒可(ke)以測量(liang)兩面定(ding)日鏡，這意味著(zhu)在(zai)不到一個(ge)小(xiao)時的時間內即可(ke)完(wan)成摩洛(luo)哥(ge)裝機150MW的NoorIII塔式光熱電(dian)站的7400個(ge)定(ding)日鏡的校準工作，而手動校準則(ze)需要(yao)花費數(shu)周時間。

研究人員(yuan)估計，根據模擬(ni)和基(ji)于相關(guan)理論的(de)推算，該系(xi)統(tong)可(ke)以(yi)將定(ding)日(ri)鏡(jing)的(de)現場運營成本(ben)降低5％左右。而更(geng)(geng)重要的(de)是，目(mu)標(biao)計算的(de)估計誤(wu)差，“對(dui)于距離(li)近的(de)定(ding)日(ri)鏡(jing)和距離(li)遠的(de)定(ding)日(ri)鏡(jing)保(bao)持不(bu)變(bian)”，Gregor Bern在采訪中表示。這意(yi)味著對(dui)于鏡(jing)場面積大的(de)大型商業(ye)化式(shi)光熱電站(zhan)來(lai)說，定(ding)日(ri)鏡(jing)與吸(xi)熱器之間的(de)平均距離(li)更(geng)(geng)長，這可(ke)能會帶來(lai)更(geng)(geng)大的(de)好(hao)處。

頻率追蹤

HelioControl系(xi)統通過在移動定日(ri)鏡的同時監測其能(neng)流密度分布，這樣為每(mei)個定日(ri)鏡標(biao)記一個標(biao)簽。

攝像(xiang)機(ji)捕獲(huo)相關的(de)頻率，通(tong)過在(zai)頻率空間中(zhong)工作，定(ding)日(ri)鏡(jing)(jing)可(ke)以被區(qu)分和分離，以便(bian)進一(yi)步評(ping)估。數字圖(tu)像(xiang)處理用于從數據庫中(zhong)提取(qu)單個定(ding)日(ri)鏡(jing)(jing)的(de)位置信息，并確定(ding)定(ding)日(ri)鏡(jing)(jing)的(de)實際(ji)瞄(miao)準點。

在Themis實驗電站進行(xing)的(de)測試過程中(zhong)，收集了在不同(tong)操(cao)作條件和不同(tong)數量的(de)定日(ri)鏡下的(de)實驗數據。

Gregor Bern表示，由于(yu)(yu)(yu)只需一(yi)部攝(she)(she)像機即可捕獲不同的(de)(de)頻(pin)率，因此幾乎不需要(yao)多(duo)余的(de)(de)攝(she)(she)像機，這有助于(yu)(yu)(yu)減少(shao)電(dian)站(zhan)的(de)(de)直接維護和布線成本(ben)。他進一(yi)步(bu)說(shuo)明(ming)，對(dui)于(yu)(yu)(yu)一(yi)個商(shang)業化規模的(de)(de)光熱電(dian)站(zhan)，將需要(yao)一(yi)到六(liu)個攝(she)(she)像頭(tou)，具體取決于(yu)(yu)(yu)太陽(yang)島(dao)的(de)(de)布局(ju)和運(yun)營商(shang)的(de)(de)要(yao)求。

HelioControl系(xi)統可(ke)以與(yu)定日鏡校(xiao)正的閉環控制集成在一起，以提(ti)供快速(su)、自動的校(xiao)正。Gregor Bern說：“我們團(tuan)隊專注于在定日鏡運行過程中快速(su)識(shi)別(bie)出真實(shi)的目標點，以求及時(shi)快速(su)調整參數。”

西班牙和美國研發的自動校準定日鏡系統

西(xi)班牙的CENER和IK4-TEKNIKER小組開發了一種不同(tong)的方(fang)法，即在(zai)每個(ge)定日鏡(jing)上安裝低成本攝像機(ji)。

據兩家公司稱(cheng)，可(ke)伸縮定日鏡校準系統（SHORT）可(ke)以在一個小(xiao)時(shi)內識別出未對準并重新校準。

攝像機對(dui)準放(fang)置(zhi)在已知位置(zhi)的多個目標，從而使攝像機能(neng)夠比較實際位置(zhi)和(he)預期(qi)位置(zhi)。對(dui)多個位置(zhi)重復此(ci)過(guo)程，以生(sheng)成(cheng)數據以修改跟蹤命令。該(gai)過(guo)程可以自動化，因此(ci)不需要人工干預。

在另(ling)一個(ge)(ge)定日(ri)(ri)鏡(jing)校(xiao)準項(xiang)目(mu)中(zhong)，美(mei)國初創公司Heliogen（獲比(bi)爾(er)·蓋茨基金(jin)支持）開發(fa)了一個(ge)(ge)獨(du)立的(de)太陽能發(fa)電(dian)系(xi)統，該系(xi)統采(cai)用“閉(bi)環”算(suan)法自動校(xiao)準定日(ri)(ri)鏡(jing)。即使(shi)配套低(di)成本的(de)定日(ri)(ri)鏡(jing)系(xi)統，也可(ke)以使(shi)系(xi)統整體性能達到最優。該公司表示，該系(xi)統使(shi)用攝像機和先進(jin)的(de)計(ji)算(suan)機可(ke)視化軟件來更精確地(di)對(dui)準定日(ri)(ri)鏡(jing)并提高太陽能聚光效率。經測(ce)試，定日(ri)(ri)鏡(jing)反射陽光精度提高后系(xi)統可(ke)實(shi)現1000℃以上的(de)溫(wen)度。

此外，研究(jiu)人員也在改進(jin)定(ding)日鏡材料(liao)。西班牙的TewerIngeneria及(ji)(ji)其合作伙伴Acciona Energy公司(si)（安迅能(neng)）、丹(dan)麥Aalborg（奧爾(er)堡）光熱發(fa)電公司(si)以及(ji)(ji)立陶宛應用研究(jiu)所(suo)在內的多家企業和研究(jiu)機構，開發(fa)了一種定(ding)日鏡復合材料(liao)，該復合材料(liao)化合物(wu)將具(ju)有(you)球形(xing)曲率的玻(bo)(bo)璃泡沫(mo)及(ji)(ji)玻(bo)(bo)璃夾芯(xin)集(ji)成(cheng)在一起(qi)，可避(bi)免玻(bo)(bo)璃纖維(wei)堵塞以及(ji)(ji)溫度引起(qi)的校對失準(zhun)問題。合作伙伴已將該技術與由PV驅動的自(zi)主無線通信系統集(ji)成(cheng)在一起(qi)，以提供自(zi)校準(zhun)功能(neng)。

有望快速實現商業化應用

西(xi)班牙CENER太陽能熱能和熱能存儲部門總監Marcelino Sanchez Gonzalez表示，SHORT小(xiao)組打算在今年(nian)秋天完成對在西(xi)班牙的(de)(de)Plataforma solar de Almeria（PSA）CSP研究機構(gou)進行的(de)(de)跟蹤精(jing)度測(ce)試(shi)的(de)(de)全(quan)面評估。下(xia)一(yi)步，該小(xiao)組旨在在商用(yong)的(de)(de)第三方定日(ri)鏡中實施校準系統(tong)。他說(shuo)，這將使團隊(dui)能夠建立“我們在當前(qian)低成本規(gui)格下(xia)可以(yi)達到的(de)(de)精(jing)度極(ji)限。”

IK4-Tekniker熱工程部主(zhu)管Cristobal Villasante表示說，已獲(huo)(huo)得專利的方法已準(zhun)備就緒，可(ke)以(yi)商業(ye)化(hua)，研究人員(yuan)正在就研發(fa)項目的非專有許可(ke)證進行談(tan)判。他(ta)說，獲(huo)(huo)得許可(ke)的合作伙(huo)伴將(jiang)在“特定(ding)的定(ding)日鏡或定(ding)日鏡控(kong)制系統(tong)開發(fa)”中設計并實施最終解決方案，包(bao)括硬(ying)件和通信(xin)系統(tong)。

Helio Control團隊現在正在尋求在商(shang)業規模的光熱電站對其系統進行測試。

Gregor Bern建議首先在幾個(ge)定日鏡上測試(shi)系(xi)(xi)統，然后根(gen)據測試(shi)結果和操作(zuo)員(yuan)的(de)準(zhun)(zhun)(zhun)備(bei)情況，再(zai)進行更多(duo)定日鏡的(de)測試(shi)。他(ta)表示(shi)：作(zuo)為研究(jiu)項目的(de)一(yi)部分(fen)，我認為在一(yi)年之(zhi)內進行申請是切(qie)合實(shi)(shi)際的(de)。如果這些(xie)測試(shi)顯示(shi)出(chu)足夠的(de)優(you)勢，那么(me)就可(ke)以(yi)實(shi)(shi)施一(yi)個(ge)完(wan)整(zheng)的(de)閉環(huan)(huan)自動校(xiao)準(zhun)(zhun)(zhun)系(xi)(xi)統。“實(shi)(shi)施完(wan)成一(yi)個(ge)完(wan)整(zheng)的(de)閉環(huan)(huan)自動校(xiao)準(zhun)(zhun)(zhun)系(xi)(xi)統后，就可(ke)以(yi)為其(qi)商業化(hua)部署做(zuo)好準(zhun)(zhun)(zhun)備(bei)了。”他(ta)進一(yi)步說明。