德國(guó)弗勞恩霍太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所是一個(gè)研究單位，主要工作是針對(duì)太陽(yáng)能技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)。今天我想跟大家分享一下我們的一些研發(fā)成果，匯報(bào)的內(nèi)容有三塊，第一是關(guān)于弗勞恩霍夫陽(yáng)能系統(tǒng)研究所的介紹，以及一些近期研發(fā)成果要點(diǎn)；第二塊是關(guān)于電站的質(zhì)量保證；第三塊是質(zhì)量提高，特別是針對(duì)塔式電站。

 

　　弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)，是歐洲最大的應(yīng)用科學(xué)研究機(jī)構(gòu)，也是一個(gè)非盈利性的、獨(dú)立的公共研究組織。旗下的弗勞恩霍夫太陽(yáng)能研究所是全球最權(quán)威的太陽(yáng)能研究所之一，位于德國(guó)的西南角弗萊堡這個(gè)小城市，弗萊堡是整個(gè)德國(guó)，乃至歐洲的太陽(yáng)城。研究所有五個(gè)業(yè)務(wù)板塊，光伏、光熱、建筑能源、氫能和能源系統(tǒng)技術(shù)。今天我講到的內(nèi)容主要是跟光熱相關(guān)的。先介紹一些最近的研發(fā)亮點(diǎn)。

　　第一，關(guān)于涂層。我們開(kāi)發(fā)了新一代塔式吸熱器的選擇性涂層，可以在650度的工況下面穩(wěn)定工作至少2000小時(shí)，吸收率和放射率都不錯(cuò)。還有一個(gè)涂層用在二次反射鏡上，特別針對(duì)于高溫和抗?jié)穸?，?duì)涂層穩(wěn)定性進(jìn)行了優(yōu)化工作，在400度溫度下能夠穩(wěn)定工作至少一千小時(shí)。

　　第二，關(guān)于塔式鏡場(chǎng)優(yōu)化布置。原理是基于多邊形優(yōu)化和項(xiàng)目實(shí)際邊界條件布置，能夠考慮項(xiàng)目實(shí)地限制方法，把定性的條件用數(shù)字化方法加入到整個(gè)優(yōu)化模型當(dāng)中，可以考慮項(xiàng)目場(chǎng)地的丘陵，坑洼，或者是邊邊角角處，這些都可以數(shù)字化，同時(shí)也可以對(duì)整個(gè)鏡場(chǎng)最大的能流密度進(jìn)行限制，進(jìn)一步符合光熱電站的實(shí)際考量。

　　第三是耗水管理模擬軟件ColSimCSP，這個(gè)軟件已經(jīng)在多個(gè)光熱電站上面驗(yàn)證過(guò)，對(duì)所有的水處理或者用水環(huán)節(jié)能夠詳細(xì)的進(jìn)行計(jì)算。上圖中所示的這個(gè)軟件可以詳細(xì)到對(duì)光熱電站每一個(gè)回路，例如鏡面清潔程度，導(dǎo)致用水量多少，清洗的周期等進(jìn)行詳細(xì)的模擬。優(yōu)化下來(lái)的清洗策略可以節(jié)約高達(dá)20%的耗水。

 

　　第二部分，電站質(zhì)量保證。

 

　　質(zhì)量保證有兩個(gè)層面，一個(gè)是整個(gè)系統(tǒng)的電站層面，另一個(gè)是設(shè)備層面。

 

　　系統(tǒng)層面主要是關(guān)于槽式或者關(guān)于線性電站的性能測(cè)試方法，剛才來(lái)自于西北電力試驗(yàn)研究院的關(guān)經(jīng)理也介紹了這樣一個(gè)性能測(cè)試（詳情查看：太陽(yáng)能光熱電站調(diào)試工作具體如何落地？），正如他所說(shuō)，現(xiàn)在沒(méi)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但是對(duì)于槽式電站來(lái)說(shuō)現(xiàn)在有兩個(gè)行業(yè)內(nèi)比較通用的地區(qū)性文檔，一個(gè)是來(lái)自美國(guó)NREL的，一個(gè)是西班牙的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。但是這兩個(gè)文檔其實(shí)無(wú)外乎兩個(gè)方法，一個(gè)做短期幾個(gè)小時(shí)至多幾天內(nèi)，在一個(gè)短期穩(wěn)定情況下做半穩(wěn)定的測(cè)試，需要到滿負(fù)荷。第二個(gè)是多日連續(xù)測(cè)試，10天到一年不等，這一段時(shí)間里面可以出現(xiàn)晴天、陰天或者雨天，但是如果連續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間都是陰天或者雨天，可能這個(gè)數(shù)據(jù)也是不準(zhǔn)確的。總結(jié)下來(lái)，目前的情況就是對(duì)天氣依賴性很高，長(zhǎng)耗時(shí)，導(dǎo)致成本很高，而且還帶來(lái)一定的不確定性。

 

　　所以我們開(kāi)發(fā)一個(gè)新方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能測(cè)試。對(duì)電站不需要有多的要求或者期望，只需要它正常運(yùn)行，然后保證動(dòng)態(tài)情況下，通過(guò)一些數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的方法增強(qiáng)我這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而了解整個(gè)電站的性能是怎么樣的，通過(guò)這樣的方法，一方面能提高整個(gè)測(cè)試的可靠度，另一方面能夠節(jié)約人力、時(shí)間和花費(fèi)。正如剛才說(shuō)的，這樣的方法有很高的測(cè)試性，不需要特定的滿負(fù)荷運(yùn)行狀況，可以在電廠一邊運(yùn)行的時(shí)候一邊采集數(shù)據(jù)，最重要的是不需要穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，完全波動(dòng)的數(shù)據(jù)也是沒(méi)有問(wèn)題的。

　　需要測(cè)量的數(shù)據(jù)也非常普通，比如輻照或者進(jìn)口流量，或者流體的進(jìn)出口溫度，這些數(shù)據(jù)都是每個(gè)電廠的標(biāo)配，所以也不需要多加探頭或者熱電偶的情況。適用場(chǎng)合有三塊，一是設(shè)備開(kāi)發(fā)，二是接收測(cè)試，三是標(biāo)準(zhǔn)化，所以在整個(gè)項(xiàng)目周期里，從開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證、認(rèn)證到接收測(cè)試，移交給業(yè)主，都有它可用的地方。這個(gè)方法已經(jīng)在歐洲和非洲幾個(gè)項(xiàng)目上已經(jīng)驗(yàn)證過(guò)，包括槽式，線性菲涅爾，發(fā)電，供熱的項(xiàng)目，得出的結(jié)果是可以減少人力高達(dá)75%，減少耗時(shí)30%，減少成本50%，提高結(jié)果的精確性和代表性。

　　第二塊是電站設(shè)備層面。設(shè)備層面，在我們的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可以做整個(gè)光熱電站各個(gè)設(shè)備的檢測(cè)、認(rèn)證，包括反射系統(tǒng)、反射鏡、吸熱管、塔式集熱器以及儲(chǔ)能系統(tǒng)等，這些我都不詳細(xì)說(shuō)了，相信在座各位都有一些了解。

　　主要舉兩個(gè)例子，第一個(gè)例子剛才CSPServices的Ulmer先生也提到了，用偏差方法來(lái)測(cè)量反射鏡曲面的精度，在我們實(shí)驗(yàn)室也是用同樣的方法來(lái)測(cè)量，無(wú)論是針對(duì)線性菲涅爾或者槽式的鏡面。同樣的方法也可以運(yùn)用到整個(gè)電廠上面，但是需要一個(gè)吊車把設(shè)備或者人置于一個(gè)高處，特別是在晚上的時(shí)候做這樣的測(cè)試。

 

　　我們還有一個(gè)熱儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)室，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室里除了做相關(guān)的鹽或者設(shè)備測(cè)試以外，我們自己也做一些新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，特別是單罐儲(chǔ)能技術(shù)。

　　這個(gè)照片就是單罐儲(chǔ)能系統(tǒng)，從三年前開(kāi)始運(yùn)行，除了在特殊節(jié)假日停止運(yùn)行，它都一直穩(wěn)定運(yùn)行，沒(méi)有問(wèn)題。

　　最后講一下塔式電站質(zhì)量的提高，這也是現(xiàn)在提出的光熱4.0概念里面的一項(xiàng)技術(shù)。大家都知道，一個(gè)光熱電站建完以后，對(duì)每一面鏡子都需要長(zhǎng)期或者比較耗時(shí)的調(diào)試，我們現(xiàn)在提出了一個(gè)數(shù)字化的閉環(huán)跟蹤校準(zhǔn)。原理非常簡(jiǎn)單，在塔頂安裝一個(gè)攝像頭，這個(gè)攝像頭對(duì)定日鏡進(jìn)行連續(xù)拍照，再通過(guò)軟件對(duì)照片進(jìn)行圖像識(shí)別，可以判斷定日鏡是否在需要的位置，偏差是多少，通過(guò)這些結(jié)果在鏡場(chǎng)的DCS控制系統(tǒng)里面自動(dòng)調(diào)節(jié)。這是一個(gè)閉環(huán)的控制，非常人工智能，非常方便，也非常省時(shí)。需要強(qiáng)調(diào)的是，如果我把鏡場(chǎng)控制這部分拋掉，上面這套系統(tǒng)是即插即用的，非常方便。

　　它有一些好處，比如說(shuō)不間斷整個(gè)電站的運(yùn)行，也不需要專門安裝或者是停機(jī)。同樣的，可以提高追蹤精度，讓電站更安全的運(yùn)行，以及降低成本。這個(gè)技術(shù)在法國(guó)國(guó)家科學(xué)中心已經(jīng)經(jīng)過(guò)測(cè)試，我們正在申請(qǐng)專利，同時(shí)我們也非常有興趣能夠在我們國(guó)內(nèi)的電站使用這個(gè)新技術(shù)。