带有分布式驱动器的自供电定日镜架构

 

什么是CSP

聚焦式太阳能(CSP)发电厂或太阳能塔发电厂有望在未来提供可持续的可靠能源，具有不可估量的价值。CSP可以实现全时段能源供应，相比光伏发电厂优势明显。   根据安装方式，CSP发电厂也被称作太阳能塔发电厂。太阳在天空中移动时，通过高塔上由电脑控制的一大片镜子（称为定日镜）反射太阳光。反射的太阳光被收集至中央的吸收器，产生的热量通过热交换器和涡轮机转换为电能。这样一来，它们就可以作为基荷电站进行发电。   在认识到对安全且环保的能源供应的需求后，德国联邦经济事务与能源部启动了一项新的研究项目，旨在支持可再生能源解决方案的开发。

 

什么是AutoR

“定日镜自动化控制”(AutoR)项目于2013年12月启动，旨在为聚焦式太阳能领域提供增强型创新技术。该项目的目标是开发CSP发电技术，以降低技术实施门槛。具体来说包括降低定日镜场的成本，提升定日镜场系统的竞争力，以及提高定日镜在行业中的普及性。   为了达成上述几个方面的目标，从技术层面到制作工艺，目前已经开发了几种有助于降低定日镜成本的方法。这些方法相互紧密协调与配合，形成了包含独特功能的全新兼容定日镜概念。   我们的目标是促进和推动开发以无线方式管理的各种小型自动化定日镜。

 

有哪些改进？

重量方面：通过降低风荷载的夹层面和地锚，减轻了重量

性能方面：通过使用带绞车轮的高效边缘驱动，提升了性能

无线控制能源利用方面：缩小了定日镜的尺寸，节约了单位镜面所需要的钢材

能源消耗方面：降低的能耗可用于光伏电池和能源储存

成本优化方面：采用低成本且经济高效的驱动系统

制造工艺方面：采用更加普及的技术（如3D打印）来制造零件

 

带有分布式驱动器的自供电定日镜架构

与基于摆率驱动或丝杠线性驱动器的解决方案相比，边缘驱动定日镜概念的一大优势在于其传动系统中一律采用高效率的组件。   电气系统架构可分为三个部分：

用于通信和能源的光伏/无线。

用于控制边缘驱动器的步进电机驱动器。采用智能传感器系统，对驱动控制进行了优化，以降低成本，同时达到理想的电机效率。该闭环系统的行为特性可编程，因此能够灵活应对阵风。

电池管理功能方便能量收集。

 

组件

HelioDrive

HelioDrive是一款安装在定日镜上的创新驱动解决方案。定日镜的每根轴上都需要安装一个HelioDrive。它是聚焦式太阳能发电和太阳定位应用的高效机电解决方案。

将所有的组件（电机、齿轮箱、制动线性执行器、传感器、编码器和电子设备）集成在同一个外壳中，可以得到一个高度紧凑且即插即用的解决方案，经过全面预装，易于安装。HelioDrive还有一个特点是带有太阳位置算法和运动学变换功能的完整配套软件。

主要特性：

高分辨率和定位精度

高分辨率传感器和高精度编码器系统

支持多种接口：RS-485/USB/CAN

防水防尘：IP67外壳，带接地层

温度范围：-20°C至+50°C

能够增加额外传感器和终端开关支持

独立太阳追踪

HelioEBMU

能量和电池管理单元是AutoR设计的特有功能之一。   定日镜使用小型光伏电池供电。电池或超级电容安装在本地，作为将能量紧急转移至装载位置或夜间转移（如转移至清洗位置）的缓冲。   光伏板的尺寸经过设计，可以在晴天条件下产生充足的电能用于追踪，并持续为能量缓冲装置充电，能量缓冲装置的尺寸可支持一定次数的完整转移。   能量收集通过光伏板与电池相结合的方式，使用电压转换单元来完成。   光伏电池在最大功率点条件下工作。根据选用的电池技术，所提供的电能管理可以延长电池使用寿命。   能源储存和管理单元作为带有广泛诊断特性的智能构建模块实现。   特性：

基于光伏的本地能量收集

最大功率点跟踪

分布式和集中式概念

紧急或夜间运行情况下的电池电能缓冲

 

HelioNode – Mesh网格节点

无线Mesh网络是一种面向不同工业和科学应用的新兴技术。在这种网络中，设备不仅要传输自己的数据，还要充当相邻节点的继电器。   HelioNode是一个硬件平台，包括用于太阳能发电厂无线监控的专用协议。  主要特性：

适用于大型定日镜场的无线自组织通信系统

自愈网络

通过加密和冗余实现安全性

与现场控制系统的额外直连，便于实时操作

DSME和地理路由等特殊技术。

审核编辑 ：李倩