CSPPLAZA光熱發電網訊：據路透社報道，德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所（Fraunhofer ISE）項目經理Gregor Bern近日表示，根據該所研究小組對其研發的新型快速定日鏡校準系統進行測試顯示，吸熱器的誤差為毫米，有望一年內在商業化太陽能光熱電站上進行測試。

在塔式光熱發電系統中，定日鏡系統通常占到整體成本的1/3左右，定日鏡未對準吸熱器會嚴重影響發電量。因此，定日鏡性能已成為光熱電站開發商降低成本的關鍵研究方向。

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定日鏡校準系統的小規模測試和評估。

由德國政府資助的Helio Control項目與其它技術不同，它使用相機根據吸熱器上的圖像來計算定日鏡的精度。而法國Themis塔式光熱實驗電站的早期測試表明，吸熱器上計算出的目標點通常距離實際目標只有幾毫米。

該系統使用數字圖像處理來執行多個定日鏡的同時測量。根據項目團隊介紹，利用該技術每秒可以測量兩面定日鏡，這意味著在不到一個小時的時間內即可完成摩洛哥裝機150MW的NoorIII塔式光熱電站的7400個定日鏡的校準工作，而手動校準則需要花費數周時間。

研究人員估計，根據模擬和基于相關理論的推算，該系統可以將定日鏡的現場運營成本降低5％左右。而更重要的是，目標計算的估計誤差，“對于距離近的定日鏡和距離遠的定日鏡保持不變”，Gregor Bern在采訪中表示。這意味著對于鏡場面積大的大型商業化式光熱電站來說，定日鏡與吸熱器之間的平均距離更長，這可能會帶來更大的好處。

頻率追蹤

HelioControl系統通過在移動定日鏡的同時監測其能流密度分布，這樣為每個定日鏡標記一個標簽。

攝像機捕獲相關的頻率，通過在頻率空間中工作，定日鏡可以被區分和分離，以便進一步評估。數字圖像處理用于從數據庫中提取單個定日鏡的位置信息，并確定定日鏡的實際瞄準點。

在Themis實驗電站進行的測試過程中，收集了在不同操作條件和不同數量的定日鏡下的實驗數據。

Gregor Bern表示，由于只需一部攝像機即可捕獲不同的頻率，因此幾乎不需要多余的攝像機，這有助于減少電站的直接維護和布線成本。他進一步說明，對于一個商業化規模的光熱電站，將需要一到六個攝像頭，具體取決于太陽島的布局和運營商的要求。

HelioControl系統可以與定日鏡校正的閉環控制集成在一起，以提供快速、自動的校正。Gregor Bern說：“我們團隊專注于在定日鏡運行過程中快速識別出真實的目標點，以求及時快速調整參數。”

西班牙和美國研發的自動校準定日鏡系統

西班牙的CENER和IK4-TEKNIKER小組開發了一種不同的方法，即在每個定日鏡上安裝低成本攝像機。

據兩家公司稱，可伸縮定日鏡校準系統（SHORT）可以在一個小時內識別出未對準并重新校準。

攝像機對準放置在已知位置的多個目標，從而使攝像機能夠比較實際位置和預期位置。對多個位置重復此過程，以生成數據以修改跟蹤命令。該過程可以自動化，因此不需要人工干預。

在另一個定日鏡校準項目中，美國初創公司Heliogen（獲比爾·蓋茨基金支持）開發了一個獨立的太陽能發電系統，該系統采用“閉環”算法自動校準定日鏡。即使配套低成本的定日鏡系統，也可以使系統整體性能達到最優。該公司表示，該系統使用攝像機和先進的計算機可視化軟件來更精確地對準定日鏡并提高太陽能聚光效率。經測試，定日鏡反射陽光精度提高后系統可實現1000℃以上的溫度。

此外，研究人員也在改進定日鏡材料。西班牙的TewerIngeneria及其合作伙伴Acciona Energy公司（安迅能）、丹麥Aalborg（奧爾堡）光熱發電公司以及立陶宛應用研究所在內的多家企業和研究機構，開發了一種定日鏡復合材料，該復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失準問題。合作伙伴已將該技術與由PV驅動的自主無線通信系統集成在一起，以提供自校準功能。

有望快速實現商業化應用

西班牙CENER太陽能熱能和熱能存儲部門總監Marcelino Sanchez Gonzalez表示，SHORT小組打算在今年秋天完成對在西班牙的Plataforma solar de Almeria（PSA）CSP研究機構進行的跟蹤精度測試的全面評估。下一步，該小組旨在在商用的第三方定日鏡中實施校準系統。他說，這將使團隊能夠建立“我們在當前低成本規格下可以達到的精度極限。”

IK4-Tekniker熱工程部主管Cristobal Villasante表示說，已獲得專利的方法已準備就緒，可以商業化，研究人員正在就研發項目的非專有許可證進行談判。他說，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開發”中設計并實施最終解決方案，包括硬件和通信系統。

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

Gregor Bern建議首先在幾個定日鏡上測試系統，然后根據測試結果和操作員的準備情況，再進行更多定日鏡的測試。他表示：作為研究項目的一部分，我認為在一年之內進行申請是切合實際的。如果這些測試顯示出足夠的優勢，那么就可以實施一個完整的閉環自動校準系統。“實施完成一個完整的閉環自動校準系統后，就可以為其商業化部署做好準備了。”他進一步說明。