塔式太阳能热发电定日镜的优化设计

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1、塔式太阳能热发电定日镜的优化设计中国新能源网　

2、　时间：2010-01-07　

3、　阅读290次　我们坚持不懈的研究解决传感器跟踪的技术关键，一次又一次的突破技术瓶颈。长达五年的研发和无数次的测试。最终解决了传感器跟踪的技术难题。跟踪精度高于GPS跟踪，更重要的是跟踪稳定性和可靠性有了保证。　　随着新能源被重视和全球性的太阳能投资热潮涌动，太阳能聚光热发电CSP慢慢的浮出水面。槽式线聚焦系统，碟式点聚焦系统，菲涅尔线聚焦系统和塔式固定目标聚焦系统都展示了各自的优点。国际上塔式系统在美国SolarTwo之后又出现了西班牙的PS10和PS20，2

4、008年美国又一个新建项目esolar开始建设。但是现阶段的塔式热发电技术仍然还没有成熟，每一个系统都在不断的改变设计，采用新的设计方案。还没有一个被公认的最佳方案。　　我们早在2005年就将目标制定在塔式热发电研究上，2007年在北京注册公司，并在2008年8月建造塔式测试系统，到现在运行一年。取得了大量的研究成果，十几种反射镜方案的测试，传感器跟踪的历史性突破，定日镜结构优化的多种方案设计。经重复论证和长期测试，进一步的优化设计。放弃了追求大型化高塔设计，简化定日镜结构设计。使定日镜成本降低的同时简化了施工建设流程。对后期系统运行和运行

5、维护的成本降低有更完善的思考。　　在与国际同行的交流过程中，采用GPS定位跟踪和PLC控制数据库管理优化跟踪是主流。都认为传感器跟踪是不可行的。各家公司也在传感器跟踪上都作了大量实验，都以失败告终。但是不可否认的事实是采用传感器跟踪的成本最低。我们坚持不懈的研究解决传感器跟踪的技术关键，一次又一次的突破技术瓶颈。长达五年的研发和无数次的测试。最终解决了传感器跟踪的技术难题。跟踪精度高于GPS跟踪，更重要的是跟踪稳定性和可靠性有了保证。　　设计思想　　一.聚光式太阳能热发电首先要解决反射效率低的问题　　提高反射效率所要解决的问题有两个，一个是

6、反射镜跟踪精度，一个是跟踪丢失率（即跟踪可靠性）。反射镜92%     （玻璃银镜的最高反射率）光散射3%  （镜面与焦点距离越远，散射越多。3%---8%之间）跟踪丢失率8%      （跟踪精度和可靠性决定的因素）合计82.1%    （合计是相乘而不是相加）　　根据上表，由反射镜（定日镜）反射到目标焦点上的聚光率只有82.1%。以上数据由实验得到。其中反射镜的反射率是不可改变的，光散射也是不可改变的。那我们只能在跟踪精度和跟踪可靠性上下功夫。跟踪技术就成为塔式热发电系统的关键核心。　　我们采用的是“相差放大”型的传感器结构，此传感器已

7、经获得国家发明专利授权。已经申请多个国家的专利。在国际PCT检索报告中检索结果非常理想，属于原创性发明。在此传感器基础上我们采用嵌入式微处理器对传感器数据进行分析。并构建了双环路思想，即开环和闭环自动切换功能。即好于开环的GPS及PLC的固定跟踪，又好于传统传感器闭环控制。采用GPS和PLC都是开环控制的跟踪技术，其缺点是精度不足。传统传感器的精度高，但是可靠性不好，容易受环境干扰。我们的闭环控制跟踪精度已经达到0.005度。　　二. 利用优化设计降低成本　　降低成本包括，制造成本和施工成本两部分。定日镜的大型化在电厂建设施工时安装成本高，

8、要求施工设备大型化和重型化。我们考虑的是分解定日镜，适合安装人员操作，比如反射镜小型化，考虑施工人员所能负担的重量。工厂批量化制造流程也会降低成本。小尺寸反射镜平整度更好，能降低聚光的光斑变形率。　　机械传动机构的简化降低了驱动机构的成本，过去的定日镜设计追求大型化是为了分担机械部分的成本，但是系统成本却被抬高。我们简化传动机构设计，使单位定日镜面积的制造成本降到更低。多片镜小型化的设计使抗风稳定性更好。　　我们设计了一种测试系统，这里是测试系统的参数。　　1.反射镜：3.2mm厚的超白玻利，尺寸是0.6mX0.6m。　　2.定日镜：反射镜

9、数量是80片，总面积是（0.6mX0.6m）X 62片=28.8m2。　　3.镜片排列：横向9列，竖向9行。80片镜片。有一片的位置留给光伏电池。　　4.水平旋转角度：120度（90度就可以满足系统需要）　　5.俯仰角度：75度。向上达到水平，向下75度。　　6.驱动功耗：4安培小时/日。12V自备直流光伏电池，配6AH蓄电池。　　7.驱动机构：两套步进电机结合涡轮蜗杆减速机。步进电机采用42型，驱动电流1A。　　8.有效跟踪时间：不低于6.5小时/日　　系统测试时间2008年8月至2009年10月　　三. 降低定日镜驱动的能耗　　定日镜独

10、立，每一台定日镜都是一个的独立的跟踪机器人，定日镜本身配备20W光伏供电系统。取消了镜场的中央控制系统，这直接减少了系统的成本。定日镜和定日镜之间没有连线，地下埋管和电缆布线被彻