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德國研發出新型快速定日鏡校準系統,將有效降低鏡場運營成本
發布者:lzx | 來源:CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 4139查看 | 2020-10-20 09:15:59    

CSPPLAZA光熱發電網訊:據路透社報道,德(de)國(guo)弗勞恩霍夫太陽(yang)能(neng)系統研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)所(Fraunhofer ISE)項(xiang)目經理Gregor Bern近日(ri)表(biao)示,根據該所研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)小組(zu)對(dui)其研(yan)(yan)發的新型快速定日(ri)鏡校準系統進(jin)行測(ce)試顯示,吸(xi)熱器的誤差為(wei)毫米,有(you)望一年內在商業化太陽(yang)能(neng)光熱電站上進(jin)行測(ce)試。


在(zai)塔式光熱(re)(re)發電(dian)系統中,定(ding)日(ri)(ri)鏡(jing)系統通常占到整體成本(ben)的1/3左(zuo)右(you),定(ding)日(ri)(ri)鏡(jing)未對準吸熱(re)(re)器會嚴重影響發電(dian)量。因(yin)此(ci),定(ding)日(ri)(ri)鏡(jing)性(xing)能(neng)已成為(wei)光熱(re)(re)電(dian)站開發商降低(di)成本(ben)的關鍵研(yan)究方(fang)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(de)Helio Control定日鏡校準系(xi)統(tong)的(de)小規(gui)模測(ce)試和評(ping)估。


由德(de)國(guo)政府資助的(de)(de)Helio Control項(xiang)目與其它技術不同,它使用(yong)相機根據吸(xi)熱器上的(de)(de)圖像來計(ji)算定日(ri)鏡的(de)(de)精度(du)。而法國(guo)Themis塔式光熱實驗電站的(de)(de)早期測試(shi)表明(ming),吸(xi)熱器上計(ji)算出的(de)(de)目標點通常距離(li)實際目標只(zhi)有(you)幾毫(hao)米。


該(gai)系統使用數(shu)字圖像處理來執行多個定(ding)日(ri)鏡(jing)的(de)同時(shi)(shi)測(ce)量(liang)(liang)。根(gen)據項目(mu)團隊介紹(shao),利用該(gai)技術每(mei)秒(miao)可以測(ce)量(liang)(liang)兩面定(ding)日(ri)鏡(jing),這(zhe)意味(wei)著在不到一(yi)個小時(shi)(shi)的(de)時(shi)(shi)間(jian)內即(ji)可完成摩洛哥裝機150MW的(de)NoorIII塔式(shi)光熱電(dian)站的(de)7400個定(ding)日(ri)鏡(jing)的(de)校準工作,而(er)手(shou)動(dong)校準則需要(yao)花費數(shu)周時(shi)(shi)間(jian)。


研究人員估(gu)計(ji),根據模擬和基于(yu)相關理論的(de)推算(suan),該系統可(ke)以將(jiang)定日(ri)鏡(jing)的(de)現場運營成(cheng)本降低5%左右。而(er)更(geng)重(zhong)要的(de)是,目(mu)標(biao)計(ji)算(suan)的(de)估(gu)計(ji)誤差,“對于(yu)距離近的(de)定日(ri)鏡(jing)和距離遠的(de)定日(ri)鏡(jing)保持不變”,Gregor Bern在采訪(fang)中表(biao)示。這意(yi)味著對于(yu)鏡(jing)場面(mian)積大(da)(da)的(de)大(da)(da)型商業化式(shi)光熱電站來(lai)說,定日(ri)鏡(jing)與吸熱器(qi)之間的(de)平(ping)均距離更(geng)長(chang),這可(ke)能會帶來(lai)更(geng)大(da)(da)的(de)好處。


頻率追蹤


HelioControl系(xi)統通過在(zai)移動定日鏡(jing)的(de)同時(shi)監測其能(neng)流密度分布,這樣為每個定日鏡(jing)標(biao)記(ji)一個標(biao)簽(qian)。


攝(she)像(xiang)機捕獲(huo)相關的(de)頻率,通(tong)過在頻率空間中工作(zuo),定日鏡可以(yi)被區分和分離,以(yi)便進一步評估。數字圖像(xiang)處理用(yong)于(yu)從數據(ju)庫中提取單個(ge)定日鏡的(de)位(wei)置信息,并確定定日鏡的(de)實際瞄(miao)準點。


在(zai)Themis實驗電(dian)站(zhan)進行的測試過程中,收(shou)集了在(zai)不(bu)同操(cao)作條件和不(bu)同數(shu)量的定(ding)日(ri)鏡下的實驗數(shu)據。


Gregor Bern表示,由(you)于(yu)只需一部攝像機(ji)即可(ke)捕(bu)獲(huo)不同(tong)的(de)頻率,因此幾乎不需要(yao)多余的(de)攝像機(ji),這有助于(yu)減少電站(zhan)(zhan)的(de)直接維護和(he)布線(xian)成本。他(ta)進一步(bu)說(shuo)明(ming),對于(yu)一個商業化規(gui)模的(de)光熱電站(zhan)(zhan),將需要(yao)一到六個攝像頭,具體取決于(yu)太(tai)陽島的(de)布局和(he)運(yun)營商的(de)要(yao)求。


HelioControl系統可以與定日鏡(jing)(jing)校(xiao)正的閉環(huan)控(kong)制(zhi)集(ji)成在一(yi)起,以提供快速、自動(dong)的校(xiao)正。Gregor Bern說:“我們團隊專注于(yu)在定日鏡(jing)(jing)運行過程中快速識別出真實的目(mu)標點,以求及(ji)時快速調整(zheng)參數(shu)。”


西班牙和美國研發的自動校準定日鏡系統


西班牙的(de)CENER和(he)IK4-TEKNIKER小組(zu)開發了一種不(bu)同的(de)方法,即在每個定(ding)日鏡上(shang)安裝低成本攝(she)像機(ji)。


據兩家公司稱,可伸(shen)縮定(ding)日鏡校準(zhun)系統(SHORT)可以(yi)在一個(ge)小時(shi)內識別出未對準(zhun)并(bing)重新校準(zhun)。


攝(she)像(xiang)機對準放置(zhi)(zhi)在已知位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)的多個(ge)目(mu)標(biao),從(cong)而使攝(she)像(xiang)機能夠比較實際位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)和預期位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)。對多個(ge)位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)重復(fu)此過(guo)程,以(yi)生成數(shu)據以(yi)修(xiu)改跟蹤命令。該(gai)過(guo)程可以(yi)自動化,因此不需要(yao)人工干預。


在(zai)另一(yi)個(ge)定(ding)日(ri)(ri)(ri)鏡(jing)校準項目中,美國初創公司Heliogen(獲比(bi)爾·蓋茨基(ji)金支持)開發了一(yi)個(ge)獨(du)立的(de)太(tai)陽(yang)能(neng)發電(dian)系(xi)統(tong),該系(xi)統(tong)采用“閉環”算法自動(dong)校準定(ding)日(ri)(ri)(ri)鏡(jing)。即使(shi)配套低(di)成(cheng)本的(de)定(ding)日(ri)(ri)(ri)鏡(jing)系(xi)統(tong),也可(ke)以(yi)使(shi)系(xi)統(tong)整體性能(neng)達(da)到最(zui)優。該公司表示(shi),該系(xi)統(tong)使(shi)用攝(she)像機和先進的(de)計算機可(ke)視(shi)化(hua)軟件(jian)來更精確地對準定(ding)日(ri)(ri)(ri)鏡(jing)并提高太(tai)陽(yang)能(neng)聚光效率。經測試,定(ding)日(ri)(ri)(ri)鏡(jing)反射陽(yang)光精度(du)提高后系(xi)統(tong)可(ke)實現1000℃以(yi)上(shang)的(de)溫度(du)。


此外,研究人員(yuan)也(ye)在改進定(ding)(ding)日(ri)鏡材料。西班(ban)牙的(de)TewerIngeneria及(ji)(ji)其合作(zuo)伙伴(ban)Acciona Energy公司(安迅能(neng)(neng))、丹麥Aalborg(奧爾堡)光熱(re)發電公司以及(ji)(ji)立陶宛應用研究所在內的(de)多家企業和研究機構,開發了一種定(ding)(ding)日(ri)鏡復合材料,該復合材料化合物將具有球形曲(qu)率的(de)玻璃(li)(li)泡沫及(ji)(ji)玻璃(li)(li)夾芯(xin)集(ji)成在一起(qi),可避(bi)免玻璃(li)(li)纖維堵塞以及(ji)(ji)溫(wen)度(du)引起(qi)的(de)校對失準問(wen)題。合作(zuo)伙伴(ban)已將該技術(shu)與(yu)由PV驅動的(de)自主無(wu)線通信系統集(ji)成在一起(qi),以提供自校準功能(neng)(neng)。


有望快速實現商業化應用


西班(ban)牙(ya)CENER太陽能(neng)熱能(neng)和熱能(neng)存儲(chu)部門總(zong)監Marcelino Sanchez Gonzalez表示,SHORT小組(zu)打算在(zai)今年秋天完(wan)成對在(zai)西班(ban)牙(ya)的(de)(de)Plataforma solar de Almeria(PSA)CSP研究機(ji)構(gou)進行的(de)(de)跟蹤精度測(ce)試的(de)(de)全面評估。下一步,該小組(zu)旨(zhi)在(zai)在(zai)商用的(de)(de)第(di)三方定日鏡中實施校(xiao)準(zhun)系統。他說,這將(jiang)使團隊能(neng)夠建立“我們在(zai)當前低成本規格(ge)下可以達(da)到的(de)(de)精度極限。”


IK4-Tekniker熱工(gong)程部主管Cristobal Villasante表示說,已(yi)獲得專(zhuan)利的(de)方法(fa)已(yi)準備就緒(xu),可以(yi)商業(ye)化(hua),研究人員正在(zai)就研發項目(mu)的(de)非專(zhuan)有許(xu)可證(zheng)進行談(tan)判。他說,獲得許(xu)可的(de)合作伙(huo)伴將在(zai)“特定(ding)的(de)定(ding)日(ri)鏡或定(ding)日(ri)鏡控制系統開發”中(zhong)設計并(bing)實施最終解決方案(an),包括硬件和(he)通(tong)信系統。


Helio Control團隊現在正在尋(xun)求在商業規模(mo)的光熱電站對其系統(tong)進行(xing)測(ce)試。


Gregor Bern建議首先在幾個定(ding)日鏡上測(ce)試(shi)系(xi)統(tong),然后根據測(ce)試(shi)結果和(he)操作員的(de)準(zhun)備(bei)情(qing)況,再進(jin)(jin)行更(geng)多定(ding)日鏡的(de)測(ce)試(shi)。他表(biao)示:作為(wei)研究項目(mu)的(de)一(yi)(yi)部分,我認(ren)為(wei)在一(yi)(yi)年之內進(jin)(jin)行申請是切合實際的(de)。如果這些測(ce)試(shi)顯示出足夠的(de)優勢,那(nei)么就可(ke)以(yi)實施一(yi)(yi)個完整(zheng)的(de)閉環(huan)自(zi)動(dong)校準(zhun)系(xi)統(tong)。“實施完成一(yi)(yi)個完整(zheng)的(de)閉環(huan)自(zi)動(dong)校準(zhun)系(xi)統(tong)后,就可(ke)以(yi)為(wei)其商(shang)業(ye)化(hua)部署做好準(zhun)備(bei)了(le)。”他進(jin)(jin)一(yi)(yi)步說明。

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