定日镜自适应追日控制系统项目介绍

一、业务描述
　　*项目的意义
  　为国家重点产业――太阳能光热、光伏发电成本大幅降低而创新，为突破光热发电中定日镜成本占50%以上的瓶颈而创新，以开发、研制低成本的定日镜跟踪支架和追踪系统为核心，开发、研制、生产和销售大幅度降低了成本的具有自动除尘、躲避大风、躲避下雪的追日支架及其传动系统和低成本的定日镜自适应追日控制系统，推动我国太阳能热发电产业发展。
　　*主要发展战略目标和阶段目标
　　战略目标：以开发、研制、生产和销售“一机带动多个日镜定/光伏板自动除尘、躲避大风、躲避下雪、单轴或双轴跟踪支架”和“定日镜/光伏板阳光追踪控制器”
　　阶段目标：团队计划在项目启动后3-4个月内研制出首台合格的由一减速机带动10个（能说明上百个也可以的）模拟定日镜/光伏板能实现自动除尘、躲避大风、躲避下雪、双轴追踪的试验支架；6个月内研制出性能合格的自适应定日镜阳光追踪控制器样品
　　*项目技术独特性（请与同类技术比较说明）
　　1、定日镜支架成本必须大幅降低
   同类技术：美国能源部主持的研究结果表明；在大规模发电方面，塔式太阳能热发电将是所有太阳能发电技术中成本最低的一种方式。 定日镜是塔式太阳能热发电站的关键部件之一，也是电站的主要投资部分，据《Power Engineering》1996年第6期报道介绍，美国的SolarOne电站初次投资为1.42亿美元，成本比例为：定日镜52%
　　多年来太阳能热发电一直困难重重，最大的障碍是太阳的运动，技术要求较高，因而成本较高，大规模生产难度大，是塔式太阳能热发电技术的产业化障碍 。各个定日镜需要单独进行两维控制，控制系统极其复杂。在塔式系统中，各个定日镜相对于中心塔有着不同的朝向和距离，因此，每个定日镜的跟踪都要进行单独的两维控制，且各个定日镜的控制各不相同，这就极大地增加了控制系统的复杂性和安装调试特别是光学调整的难度。由于上述这些问题，塔式热发电系统尽管可以实现1000度的聚焦高温，但一直面临着单位装机容量投资过大的问题（目前塔式系统的初投资成本为3.4～4.8万元/kW），而且造价降低非常困难，这也是这项技术一直难以实现产业化的原因。
　　2、定日镜支架必须具有躲避大风、躲避下雪的功能
  　同类技术： 抗风能力的强弱直接关系到定日镜支架的成本，指标定低些可降低成本，即使指标是抗8级台风，也不一定在20年高枕无忧，有效的是超过极限指标能自动处于躲避状态，这样还可降低成本；下雪对定日镜的危害，由于定日镜/光伏板以展开状迎着太阳，下雪时同样迎着雪的降落，容易积雪，容易压跨光伏板和其支架，即使因雪小未被压跨，太阳出来后积雪一时化不掉就不能发电。如对光伏跟踪支架和定日镜，一旦遇下雪，就令阳光跟踪支架转动于避雪最佳状态避免积雪，为了光伏板不被积雪压垮和雪过天晴立即投入发电，太阳能发电技术领域非常需要有一种下雪传感器控制阳光跟踪支架自动呈避下雪状态而避免积雪。
　　3、定日镜支架必须具有自动除尘功能
　　同类技术：太阳能光伏板暴露在大气中会积灰尘、灰斑，而使太阳能转换效率降低20%-40%，鸟粪、飘落物局部覆盖光伏板会造成光斑热效应而损坏光伏板。美国宇航局和波士顿大学正在用执行火星任务开发的自清洁技术研究用于光伏板除尘，可能由于成本问题，还未商业化。中国专利200710172457.0公开的“一种太阳能电池板自动除尘装置”是汽车雨刮器原理，除尘动作跨度小，扭矩大而使功耗大；目前国内外采用“溢水冲洗法”、二氧化钛制成的“自洁玻璃”、“光触媒”、“新型玻璃防腐涂料”、“人工清扫”等，以上方法实现难度大、影响光线接收效果、功耗大、运行寿命低等问题。太阳能产业非常迫切希望有一种成本低廉、效率高、功耗小、寿命长的对光伏板表面清洁的除尘装置。
　　支持产品的自主知识产权有以下申请专利：
    1、“一台减速机带多台追日板双轴跟踪加除尘支架及传动方法”
    2、“一种用于太阳能发电的追日板避极限风的风向传感器”
    3、“下雪传感器”
    4、“适用于多种形式支架的光伏板表面除尘装置”
        可解决以上三个难题，专利文献没有检索到相同技术。
　　4、低成本的定日镜自适应追日系统和追日传感器的安装调整方法
　　技术背景：太阳能热发电，能否经济高效利用太阳能的关键在于太阳聚光和跟踪水平的优劣。上世纪80年代自适应光学在近代精密光学中取得很大成功，但由于控制系统极其复杂且价格高昂，在太阳能上应用一直是个难题。 目前定日镜定位主要是两种方法：一是美国专利US4564275及中国专利CN102116604所提到的，控制定日镜将光反射到接收塔上的白板上，然后利用白板对面的摄像机对白板上的光斑成像，通过成像处理技术测量实际光斑与白板中央点偏差，然后用计算机修正定日镜单元参数，使其将光斑投射到白板中心； 二是美国esolar公司专利UL2009217485所提到的利用镜场周围的摄像机，产生多个定日镜反射的阳光图像获取定位样本，然后通过参数估计的方法得到定日镜的参数，该定位方法问题是图像处理系统复杂，光斑搜索时间过长，以上两方法均存在效率低，获取样本需要隔一段时间，对上千个定日镜镜场显然不能符合实时跟踪要求。
　　申请专利：“定日镜自适应追日方法和控制系统”可解决此难题，专利文献没有检索到相同技术。
　　本项目需投入研究开发的人员和资金计划及所要实现的目标，主要包括：
　　1、研究资金投入   研发阶段需投入资金100万元
　　2、研发人员情况
　　3、研发设备
   ①、电脑  5台；  ②、扫描仪  1台；  ③、打印机  2台；  
研发产品的技术先进性及发展趋势
   本项目产品成本和维护成本是国内外目前同类产品的50%以下，可说是革命性的突破。
二、产品与服务
　　1、产品的市场前景和竞争力如何
　　由于产品为国家重点产业――太阳能光热、光伏发电成本大幅降低而创新，为突破光热发电中定日镜成本占50%以上的瓶颈而创新，如果能在专利的有效保护下至少10年内无竞争对手。
　　2、产品的技术改进和更新换代计划及成本，*利润的来源及持续营利的商业模式
     团队致力于产品的后续技术改进和更新，以15%的销售利润投入研发，至少每年研究出3项改进专利。利润来源依靠生产、销售持续营利的商业模式，必要时进行技术转让和技术服务。

来源：中国太阳能网

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