2018年7月，哈密華章光熱技術(shù)有限公司攜手新疆自治區首批百人計劃高層次人才（海外）陳宇奇博士，在哈密十三師紅星二場(chǎng)建設新疆首個(gè)塔式光熱鏡場(chǎng)技術(shù)研發(fā)中心，其目標是追求更精準的鏡場(chǎng)控制、更高的聚光精度、更低的定日鏡造價(jià)，為塔式光熱發(fā)電項目投資商提供高性?xún)r(jià)比的裝備技術(shù)。
該中心研發(fā)的塔式光熱鏡場(chǎng)，創(chuàng )新性地運用了直流弱電驅動(dòng)的小面積“百葉窗式”定日鏡結構，并基于閉環(huán)光斑控制原理突破性地實(shí)現了智能追蹤定日控制。
該中心研發(fā)的“百葉窗式”定日鏡，由一個(gè)水平軸調整的鏡框和多面垂直軸調整的百葉鏡組成，每面百葉鏡均配備造價(jià)低廉的直流弱電驅動(dòng)裝置實(shí)現獨立調整，具有獨立的運行軌跡，匯聚獨立的光斑。由于采用了獨創(chuàng )的“百葉窗式”結構，每面可調定日鏡的面積更加趨于小型化，也意味著(zhù)每面鏡子所需焦比變小，甚至用平面鏡即可實(shí)現高精度的光斑投射，使得定日鏡在制造、安裝、維護、土地利用等方面，給塔式光熱鏡場(chǎng)帶來(lái)了更好的經(jīng)濟性。
該中心的定日鏡控制技術(shù)，通過(guò)在數個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)的教學(xué)式對焦調試，將定日鏡采集到的不同的縱橫軸電機運行步數，代入相應的公式，通過(guò)解方程的方式精準地獲得該臺定日鏡及吸熱器光斑設定位置的三維坐標及初始參數，控制器依據上述位置參數結合實(shí)時(shí)通訊傳遞的太陽(yáng)運行軌跡天文參數，計算并給出動(dòng)作信號，由各驅動(dòng)機構執行調整，從而讓定日鏡智能化地實(shí)現了自動(dòng)鎖定吸熱器、自動(dòng)校正反射光斑的功能，其光斑精度可以達到≤0.3毫弧，極大地提升了太陽(yáng)能量采集的效率。
▲ 中試項目光斑測試塔
高度智能化的控制技術(shù)，結合“百葉窗式”的獨創(chuàng )定日鏡結構，使得該中心的塔式光熱鏡場(chǎng)具備了如下主要優(yōu)勢：
1、智能化控制系統驅動(dòng)的定日鏡在生產(chǎn)時(shí)僅要求0.2毫米的普通機械加工精度，大大降低了定日鏡的制造成本。
2、小面積、低精度的定日鏡，其現場(chǎng)組裝、安裝難度極大降低，使得人員和機械投入減小，安裝效率提升，安全和質(zhì)量易于掌控。
3、鏡場(chǎng)無(wú)需復雜的人工調試，智能化程序讓反射光斑可以自動(dòng)準確的投射到預設定的目標位置，在節省人力物力的同時(shí)，縮短建設工期。極高的光斑精度和智能化控制能力，在提升太陽(yáng)能量采集效率的同時(shí)，還能夠幫助電站投資者減小集熱器面積，降低投資成本。
4、智能化程序控制下的鏡場(chǎng)不需要學(xué)習期，設備安裝調試完成即可實(shí)現滿(mǎn)負荷出力。
5、定日鏡反射光斑的定位精度僅在控制程序上設定，無(wú)需依賴(lài)于定日鏡及驅動(dòng)機構的機械加工精度和高標準的基礎承架設計施工投入。當定日鏡的光斑因各種因素產(chǎn)生偏移時(shí)，主控機均能及時(shí)得到該臺定日鏡的反饋參數，并計算出修正量加以補償，實(shí)現光斑的實(shí)時(shí)智能糾偏。
6、智能控制系統具有強大的自診斷及自我校正功能，在調試和運維階段僅由普通的操作員按主機系統的提示進(jìn)行既定的操作即可，故障處理只需進(jìn)行配件更換及設置編碼等簡(jiǎn)易操作，降低了運維人工費用和材料成本。
7、定日鏡由小功率的直流弱電驅動(dòng)裝置驅動(dòng)，使得電站廠(chǎng)用電率極大的下降，直接提升了電站的收益水平。
目前，該中心已在哈密十三師紅星二場(chǎng)光電產(chǎn)業(yè)園完成了系統中試項目的建設，基本具備了測試、驗證功能，為進(jìn)一步深度研發(fā)奠定了基礎。該中心愿意整合國內外的優(yōu)勢資源，共同推進(jìn)研發(fā)成果的產(chǎn)業(yè)化運用，為中國光熱事業(yè)的發(fā)展貢獻力量。
