【导语】塔式太阳能热发电是“长焦距点聚焦”,塔式定日镜场中每台定日镜距离太阳塔上的吸热器都很远,近的几十米,远的上千米,为了使收集的太阳光都反射到只有很小开口面积的吸热器内,定日镜需要通过二维跟踪装置对太阳的高度角和方位角进行实时跟踪。由于反射镜的微小变化都将造成反射光在较大范围的明显偏差,因此要求传动装置有较好的跟踪精确度。
2017-022期【微话题】定日镜跟踪误差主要由哪些原因导致的?其中哪些误差影响比较关键?又该如何控制?
北方院-张**:定日镜的跟踪误差源主要有机械误差,计算误差,控制误差。理论上可以零误差,但是现实是无论多么高精度的机械都存在一定的误差,这个是不可避免的。另外就是计算误差,理论上每个定日镜每一个时刻在什么位置都是可以准确计算出来的,但是实际设计总会有一些取舍。控制误差,闭环控制或者开环控制,个人觉得如果跟踪计算做到一定精度,定日镜控制可以采用开环控制,系统越简单,误差越小。
延达能源-张**:光开环控制也不行,有误差得及时校正。
电工所-白**:如果仅是定日镜跟踪误差,那就是跟踪相关的误差了,跟踪公式,跟踪装置等是主要因素。
我想大家可能是想讨论定日镜的整体误差,而不仅仅是跟踪误差吧?这和误差的定义有关。如果是涉及定日镜的整体误差或者综合误差,定义应该是指理想与实际效果的偏差,包括光斑中心点的偏差,光斑形状的偏差,光斑能量的偏差等,比较复杂。这个误差因素比较多,比如玻璃反射镜的面型偏差,长期使用的重力变形,安装时的立柱倾斜,传动机构的偏差,控制器的偏差,天文公式的偏差等。跟踪误差,立柱倾斜等通常由校正系统消除,但对于面型变化等则是很难消除的,这部分会影响光斑的质量和集热效率,这是定日镜厂家需要花大力气保证的。
采用闭环控制似乎可以解决除了面型变化外的所有误差,但需要较好的算法,否则会进行反复纠正,加快传动机构的磨损。
光热联盟-杜**:曾有外文文献说,定日镜设计者在零级风(静风)情况下需要作为设计过程的一部分建立跟踪和光束质量的典型误差累加。跟踪误差源包括:解码器分辨率/传动齿隙、太阳位置预测、光的折射、误差纠正的跟踪、光束质量误差源、倾斜误差、镜子的镜面反射、镜子安装(校正)误差、重力引起的结构挠度(偏差)、温度引起的焦斑改变。在有风情况下,还要再考虑风力机构偏移。
【结语】定日镜的传动方式有齿轮传动、液压传动或两者结合的方式。有研究指出,当定日镜跟踪太阳,调整反射光到吸热器上时,传动装置的输出齿隙是定日镜跟踪误差的主要源头(多于刚性误差)。为了减少传动输出齿隙,需要对齿轮链进行精确制造。随着我国塔式太阳能热发电示范项目的建设,国内相关企业,比如恒丰泰、江阴华方、浙江台玖等企业都在积极开发高精度、低成本的传动装置或部件。