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

 

　　弗勞恩霍夫協(xié)會，是歐洲最大的應用科學研究機構，也是一個非盈利性的、獨立的公共研究組織。旗下的弗勞恩霍夫太陽能研究所是全球最權威的太陽能研究所之一，位于德國的西南角弗萊堡這個小城市，弗萊堡是整個德國，乃至歐洲的太陽城。研究所有五個業(yè)務板塊，光伏、光熱、建筑能源、氫能和能源系統(tǒng)技術。今天我講到的內容主要是跟光熱相關的。先介紹一些最近的研發(fā)亮點。

　　第一，關于涂層。我們開發(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，吸收率和放射率都不錯。還有一個涂層用在二次反射鏡上，特別針對于高溫和抗?jié)穸?，對涂層穩(wěn)定性進行了優(yōu)化工作，在400度溫度下能夠穩(wěn)定工作至少一千小時。

　　第二，關于塔式鏡場優(yōu)化布置。原理是基于多邊形優(yōu)化和項目實際邊界條件布置，能夠考慮項目實地限制方法，把定性的條件用數(shù)字化方法加入到整個優(yōu)化模型當中，可以考慮項目場地的丘陵，坑洼，或者是邊邊角角處，這些都可以數(shù)字化，同時也可以對整個鏡場最大的能流密度進行限制，進一步符合光熱電站的實際考量。

　　第三是耗水管理模擬軟件ColSimCSP，這個軟件已經在多個光熱電站上面驗證過，對所有的水處理或者用水環(huán)節(jié)能夠詳細的進行計算。上圖中所示的這個軟件可以詳細到對光熱電站每一個回路，例如鏡面清潔程度，導致用水量多少，清洗的周期等進行詳細的模擬。優(yōu)化下來的清洗策略可以節(jié)約高達20%的耗水。

 

　　第二部分，電站質量保證。

 

　　質量保證有兩個層面，一個是整個系統(tǒng)的電站層面，另一個是設備層面。

 

　　系統(tǒng)層面主要是關于槽式或者關于線性電站的性能測試方法，剛才來自于西北電力試驗研究院的關經理也介紹了這樣一個性能測試（詳情查看：太陽能光熱電站調試工作具體如何落地？），正如他所說，現(xiàn)在沒有國際標準，但是對于槽式電站來說現(xiàn)在有兩個行業(yè)內比較通用的地區(qū)性文檔，一個是來自美國NREL的，一個是西班牙的國家標準。但是這兩個文檔其實無外乎兩個方法，一個做短期幾個小時至多幾天內，在一個短期穩(wěn)定情況下做半穩(wěn)定的測試，需要到滿負荷。第二個是多日連續(xù)測試，10天到一年不等，這一段時間里面可以出現(xiàn)晴天、陰天或者雨天，但是如果連續(xù)很長時間都是陰天或者雨天，可能這個數(shù)據(jù)也是不準確的?？偨Y下來，目前的情況就是對天氣依賴性很高，長耗時，導致成本很高，而且還帶來一定的不確定性。

 

　　所以我們開發(fā)一個新方法進行動態(tài)性能測試。對電站不需要有多的要求或者期望，只需要它正常運行，然后保證動態(tài)情況下，通過一些數(shù)據(jù)統(tǒng)計的方法增強我這些數(shù)據(jù)的準確性，進而了解整個電站的性能是怎么樣的，通過這樣的方法，一方面能提高整個測試的可靠度，另一方面能夠節(jié)約人力、時間和花費。正如剛才說的，這樣的方法有很高的測試性，不需要特定的滿負荷運行狀況，可以在電廠一邊運行的時候一邊采集數(shù)據(jù)，最重要的是不需要穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，完全波動的數(shù)據(jù)也是沒有問題的。

　　需要測量的數(shù)據(jù)也非常普通，比如輻照或者進口流量，或者流體的進出口溫度，這些數(shù)據(jù)都是每個電廠的標配，所以也不需要多加探頭或者熱電偶的情況。適用場合有三塊，一是設備開發(fā)，二是接收測試，三是標準化，所以在整個項目周期里，從開發(fā)、驗證、認證到接收測試，移交給業(yè)主，都有它可用的地方。這個方法已經在歐洲和非洲幾個項目上已經驗證過，包括槽式，線性菲涅爾，發(fā)電，供熱的項目，得出的結果是可以減少人力高達75%，減少耗時30%，減少成本50%，提高結果的精確性和代表性。

　　第二塊是電站設備層面。設備層面，在我們的實驗室內可以做整個光熱電站各個設備的檢測、認證，包括反射系統(tǒng)、反射鏡、吸熱管、塔式集熱器以及儲能系統(tǒng)等，這些我都不詳細說了，相信在座各位都有一些了解。

　　主要舉兩個例子，第一個例子剛才CSPServices的Ulmer先生也提到了，用偏差方法來測量反射鏡曲面的精度，在我們實驗室也是用同樣的方法來測量，無論是針對線性菲涅爾或者槽式的鏡面。同樣的方法也可以運用到整個電廠上面，但是需要一個吊車把設備或者人置于一個高處，特別是在晚上的時候做這樣的測試。

 

　　我們還有一個熱儲能實驗室，在這個實驗室里除了做相關的鹽或者設備測試以外，我們自己也做一些新技術的開發(fā)，特別是單罐儲能技術。

　　這個照片就是單罐儲能系統(tǒng)，從三年前開始運行，除了在特殊節(jié)假日停止運行，它都一直穩(wěn)定運行，沒有問題。

　　最后講一下塔式電站質量的提高，這也是現(xiàn)在提出的光熱4.0概念里面的一項技術。大家都知道，一個光熱電站建完以后，對每一面鏡子都需要長期或者比較耗時的調試，我們現(xiàn)在提出了一個數(shù)字化的閉環(huán)跟蹤校準。原理非常簡單，在塔頂安裝一個攝像頭，這個攝像頭對定日鏡進行連續(xù)拍照，再通過軟件對照片進行圖像識別，可以判斷定日鏡是否在需要的位置，偏差是多少，通過這些結果在鏡場的DCS控制系統(tǒng)里面自動調節(jié)。這是一個閉環(huán)的控制，非常人工智能，非常方便，也非常省時。需要強調的是，如果我把鏡場控制這部分拋掉，上面這套系統(tǒng)是即插即用的，非常方便。

　　它有一些好處，比如說不間斷整個電站的運行，也不需要專門安裝或者是停機。同樣的，可以提高追蹤精度，讓電站更安全的運行，以及降低成本。這個技術在法國國家科學中心已經經過測試，我們正在申請專利，同時我們也非常有興趣能夠在我們國內的電站使用這個新技術。