帶有分布式驅(qū)動器的自供電定日鏡架構(gòu)

什么是CSP

聚焦式太陽能(CSP)發(fā)電廠或太陽能塔發(fā)電廠有望在未來提供可持續(xù)的可靠能源，具有不可估量的價值。CSP可以實現(xiàn)全時段能源供應(yīng)，相比光伏發(fā)電廠優(yōu)勢明顯。 根據(jù)安裝方式，CSP發(fā)電廠也被稱作太陽能塔發(fā)電廠。太陽在天空中移動時，通過高塔上由電腦控制的一大片鏡子（稱為定日鏡）反射太陽光。反射的太陽光被收集至中央的吸收器，產(chǎn)生的熱量通過熱交換器和渦輪機轉(zhuǎn)換為電能。這樣一來，它們就可以作為基荷電站進(jìn)行發(fā)電。 在認(rèn)識到對安全且環(huán)保的能源供應(yīng)的需求后，德國聯(lián)邦經(jīng)濟事務(wù)與能源部啟動了一項新的研究項目，旨在支持可再生能源解決方案的開發(fā)。

什么是AutoR

“定日鏡自動化控制”(AutoR)項目于2013年12月啟動，旨在為聚焦式太陽能領(lǐng)域提供增強型創(chuàng)新技術(shù)。該項目的目標(biāo)是開發(fā)CSP發(fā)電技術(shù)，以降低技術(shù)實施門檻。具體來說包括降低定日鏡場的成本，提升定日鏡場系統(tǒng)的競爭力，以及提高定日鏡在行業(yè)中的普及性。 為了達(dá)成上述幾個方面的目標(biāo)，從技術(shù)層面到制作工藝，目前已經(jīng)開發(fā)了幾種有助于降低定日鏡成本的方法。這些方法相互緊密協(xié)調(diào)與配合，形成了包含獨特功能的全新兼容定日鏡概念。 我們的目標(biāo)是促進(jìn)和推動開發(fā)以無線方式管理的各種小型自動化定日鏡。

有哪些改進(jìn)？

重量方面：通過降低風(fēng)荷載的夾層面和地錨，減輕了重量

性能方面：通過使用帶絞車輪的高效邊緣驅(qū)動，提升了性能

無線控制能源利用方面：縮小了定日鏡的尺寸，節(jié)約了單位鏡面所需要的鋼材

能源消耗方面：降低的能耗可用于光伏電池和能源儲存

成本優(yōu)化方面：采用低成本且經(jīng)濟高效的驅(qū)動系統(tǒng)

制造工藝方面：采用更加普及的技術(shù)（如3D打?。﹣碇圃炝慵?/p>

帶有分布式驅(qū)動器的自供電定日鏡架構(gòu)

與基于擺率驅(qū)動或絲杠線性驅(qū)動器的解決方案相比，邊緣驅(qū)動定日鏡概念的一大優(yōu)勢在于其傳動系統(tǒng)中一律采用高效率的組件。 電氣系統(tǒng)架構(gòu)可分為三個部分：

用于通信和能源的光伏/無線。

用于控制邊緣驅(qū)動器的步進(jìn)電機驅(qū)動器。采用智能傳感器系統(tǒng)，對驅(qū)動控制進(jìn)行了優(yōu)化，以降低成本，同時達(dá)到理想的電機效率。該閉環(huán)系統(tǒng)的行為特性可編程，因此能夠靈活應(yīng)對陣風(fēng)。

電池管理功能方便能量收集。

組件

HelioDrive

HelioDrive是一款安裝在定日鏡上的創(chuàng)新驅(qū)動解決方案。定日鏡的每根軸上都需要安裝一個HelioDrive。它是聚焦式太陽能發(fā)電和太陽定位應(yīng)用的高效機電解決方案。

將所有的組件（電機、齒輪箱、制動線性執(zhí)行器、傳感器、編碼器和電子設(shè)備）集成在同一個外殼中，可以得到一個高度緊湊且即插即用的解決方案，經(jīng)過全面預(yù)裝，易于安裝。HelioDrive還有一個特點是帶有太陽位置算法和運動學(xué)變換功能的完整配套軟件。

主要特性：

高分辨率和定位精度

高分辨率傳感器和高精度編碼器系統(tǒng)

支持多種接口：RS-485/USB/CAN

防水防塵：IP67外殼，帶接地層

溫度范圍：-20°C至+50°C

能夠增加額外傳感器和終端開關(guān)支持

獨立太陽追蹤

HelioEBMU

能量和電池管理單元是AutoR設(shè)計的特有功能之一。 定日鏡使用小型光伏電池供電。電池或超級電容安裝在本地，作為將能量緊急轉(zhuǎn)移至裝載位置或夜間轉(zhuǎn)移（如轉(zhuǎn)移至清洗位置）的緩沖。 光伏板的尺寸經(jīng)過設(shè)計，可以在晴天條件下產(chǎn)生充足的電能用于追蹤，并持續(xù)為能量緩沖裝置充電，能量緩沖裝置的尺寸可支持一定次數(shù)的完整轉(zhuǎn)移。 能量收集通過光伏板與電池相結(jié)合的方式，使用電壓轉(zhuǎn)換單元來完成。 光伏電池在最大功率點條件下工作。根據(jù)選用的電池技術(shù)，所提供的電能管理可以延長電池使用壽命。 能源儲存和管理單元作為帶有廣泛診斷特性的智能構(gòu)建模塊實現(xiàn)。 特性：

基于光伏的本地能量收集

最大功率點跟蹤

分布式和集中式概念

緊急或夜間運行情況下的電池電能緩沖

HelioNode – Mesh網(wǎng)格節(jié)點

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種面向不同工業(yè)和科學(xué)應(yīng)用的新興技術(shù)。在這種網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備不僅要傳輸自己的數(shù)據(jù)，還要充當(dāng)相鄰節(jié)點的繼電器。 HelioNode是一個硬件平臺，包括用于太陽能發(fā)電廠無線監(jiān)控的專用協(xié)議。 主要特性：

適用于大型定日鏡場的無線自組織通信系統(tǒng)

自愈網(wǎng)絡(luò)

通過加密和冗余實現(xiàn)安全性

與現(xiàn)場控制系統(tǒng)的額外直連，便于實時操作

DSME和地理路由等特殊技術(shù)。

審核編輯 ：李倩