2018年7月，哈密華章光熱技術(shù)有限公司攜手新疆自治區(qū)首批百人計(jì)劃高層次人才（海外）陳宇奇博士，在哈密十三師紅星二場建設(shè)新疆首個(gè)塔式光熱鏡場技術(shù)研發(fā)中心，其目標(biāo)是追求更精準(zhǔn)的鏡場控制、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(xiàng)目投資商提供高性價(jià)比的裝備技術(shù)。
該中心研發(fā)的塔式光熱鏡場，創(chuàng)新性地運(yùn)用了直流弱電驅(qū)動(dòng)的小面積“百葉窗式”定日鏡結(jié)構(gòu)，并基于閉環(huán)光斑控制原理突破性地實(shí)現(xiàn)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(diào)整的鏡框和多面垂直軸調(diào)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(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)獨(dú)立調(diào)整，具有獨(dú)立的運(yùn)行軌跡，匯聚獨(dú)立的光斑。由于采用了獨(dú)創(chuàng)的“百葉窗式”結(jié)構(gòu)，每面可調(diào)定日鏡的面積更加趨于小型化，也意味著每面鏡子所需焦比變小，甚至用平面鏡即可實(shí)現(xiàn)高精度的光斑投射，使得定日鏡在制造、安裝、維護(hù)、土地利用等方面，給塔式光熱鏡場帶來了更好的經(jīng)濟(jì)性。
該中心的定日鏡控制技術(shù)，通過在數(shù)個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)的教學(xué)式對(duì)焦調(diào)試，將定日鏡采集到的不同的縱橫軸電機(jī)運(yùn)行步數(shù)，代入相應(yīng)的公式，通過解方程的方式精準(zhǔn)地獲得該臺(tái)定日鏡及吸熱器光斑設(shè)定位置的三維坐標(biāo)及初始參數(shù)，控制器依據(jù)上述位置參數(shù)結(jié)合實(shí)時(shí)通訊傳遞的太陽運(yùn)行軌跡天文參數(shù)，計(jì)算并給出動(dòng)作信號(hào)，由各驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行調(diào)整，從而讓定日鏡智能化地實(shí)現(xiàn)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(dá)到≤0.3毫弧，極大地提升了太陽能量采集的效率。
▲ 中試項(xiàng)目光斑測試塔
高度智能化的控制技術(shù)，結(jié)合“百葉窗式”的獨(dú)創(chuàng)定日鏡結(jié)構(gòu)，使得該中心的塔式光熱鏡場具備了如下主要優(yōu)勢：
1、智能化控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的定日鏡在生產(chǎn)時(shí)僅要求0.2毫米的普通機(jī)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(xiàn)場組裝、安裝難度極大降低，使得人員和機(jī)械投入減小，安裝效率提升，安全和質(zhì)量易于掌控。
3、鏡場無需復(fù)雜的人工調(diào)試，智能化程序讓反射光斑可以自動(dòng)準(zhǔn)確的投射到預(yù)設(shè)定的目標(biāo)位置，在節(jié)省人力物力的同時(shí)，縮短建設(shè)工期。極高的光斑精度和智能化控制能力，在提升太陽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不需要學(xué)習(xí)期，設(shè)備安裝調(diào)試完成即可實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷出力。
5、定日鏡反射光斑的定位精度僅在控制程序上設(shè)定，無需依賴于定日鏡及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械加工精度和高標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)承架設(shè)計(jì)施工投入。當(dāng)定日鏡的光斑因各種因素產(chǎn)生偏移時(shí)，主控機(jī)均能及時(shí)得到該臺(tái)定日鏡的反饋參數(shù)，并計(jì)算出修正量加以補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)光斑的實(shí)時(shí)智能糾偏。
6、智能控制系統(tǒng)具有強(qiáng)大的自診斷及自我校正功能，在調(diào)試和運(yùn)維階段僅由普通的操作員按主機(jī)系統(tǒng)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(shè)置編碼等簡易操作，降低了運(yùn)維人工費(fèi)用和材料成本。
7、定日鏡由小功率的直流弱電驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，使得電站廠用電率極大的下降，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光電產(chǎn)業(yè)園完成了系統(tǒng)中試項(xiàng)目的建設(shè)，基本具備了測試、驗(yàn)證功能，為進(jìn)一步深度研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。該中心愿意整合國內(nèi)外的優(yōu)勢資源，共同推進(jìn)研發(fā)成果的產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用，為中國光熱事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
