CSP 云摄像机将减少太阳块的损失

研究人员表示,尖端相机技术和辐照预测可以将 CSP 的收入增加几个百分点,并提高中国和中东主要市场的竞争力。

欧洲 CSP 研究人员正在将实时天空成像与辐照度预测相结合,以增加收入和组件寿命。(图像信用: DLR)

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天空摄像机系统的进步将在未来几年提高 CSP 效率。

11月,美国技术开发商 Heliogen 击中CSP 塔的温度超过 1,000 ℃通过使用相机和先进的计算机视觉软件来更准确地对准定日镜。

在欧洲,在西班牙的 50 兆瓦的 La Africana 抛物线槽工厂进行的 WobaS 全天空成像仪 (ASI) 技术测试,在两年时间里,工厂收入增加了 2%。

由德国 DLR 太阳能研究所 (DLR),CSP 服务股份有限公司和 TSK Flagsol 工程股份有限公司开发,WobaS ASI 追踪辐照度变化,通常由云运动引起, 并预测未来 15 分钟的能源供应。

在进一步的步骤中,WobaS 团队现在正在将相机技术与辐照预测相结合,以展示预测性操作收益。

由德国政府资助的 “wobas-a” 项目将显示 ASI 可以帮助预测 15 分钟窗口内的辐射。

德国航天中心太阳能气象集团负责人斯特凡 · 威尔伯特告诉《新能源更新》,当预测的 DNI 地图被整合时,预计会有更大的收入。lovejet爱博体育

他指出,在 La Africana 实现了 2% 的效率提高,“仅在图像采集时使用直接正常辐照度 (DNI) 图”。

短期天气预报和智能技术的结合可以显著提高 CSP 的收入。欧洲研究人员在 8% 的论文中称,DNI 对未来 15 分钟预测的 “临近预报” 可能会将 CSP 塔式工厂的 CSP 效率提高 4%,抛物面槽式工厂的 CSP 效率提高 2018, “DNI 即时广播对 CSP 工厂年收入的影响。'

基于一个 110 兆瓦的工厂, 这意味着当在一些发电厂已经运行的太阳能生产预测工具中增加一个即时预报计划时,每年的额外收入为 “450,000 欧元至 290万欧元 [503,000 至 320万美元], “包括德国航天中心在内的研究小组说。

DNI 即时预报研究中使用的交货时间费率

资料来源: “DNI 预报对 CSP 工厂年收入的影响” (Dersch 等人。)

单独的 EU-资助的 DNICast 研究项目已经展示了 CSP 工厂使用地面观测、气象卫星和数值天气预报 (NWP) 的几个实时硬件和应用进步。

2017年完成的 DNICast 研究表明,这些方法的集成提供了更可靠的 DNI 估计值,并为如何根据工厂特征和外部需求合并和调整这些不同的应用提供了蓝图。

云层

WobaS 系统使用四个 180 度鱼眼镜头相机来测量云的位置、高度、形状、运动方向和速度。

数据被转置到工厂 DNI 测量上,以确定未来 15 分钟的预期可用能量。

临近预报 -- 定义为 1 到 45 分钟的预报窗口 -- 允许 CSP 运营商根据不同的云条件调整热力学循环,以保持所需的温度水平。这可以帮助操作者减轻太阳能供应的突然波动,并保护设备,而无需散焦或重新聚焦反射器。

“例如,在抛物面槽式系统中的 ASI 集成允许我们调节发电厂中的传热介质的流动,以便即使在太阳辐射波动的情况下,所有的收集器都保持集中, ”德国航天中心项目经理托比亚斯 · 赫希在一份声明中说。

该技术特别有用,中国中东和北非,两个关键的 CSP 生长区域,沙尘暴和空气污染会导致显著的 DNI 变异。

威尔伯特说,虽然潜在收益将取决于该网站的 DNI 可变性,但开发商预计 “所有典型的 CSP 网站都将获得显著收益”。

他说,即使在没有天空障碍物的地方,新的控制方法也将工厂效率提高了 1% 左右,因为有利的预测使得工厂的运营不那么保守,效率也更高。

新控件

其他 ASI 技术包括由法国 Steadysun 开发的 SteadyEye 和由德国 Reuniwatt 开发的 Sky Cam Vision。

这些系统的商业部署的一个关键挑战是与现有工厂控制系统的兼容性。

对于 WoBaS 系统,操作员需要调整工厂控制算法,以考虑来自 ASI 的 DNI 地图的空间和时间变化。

威尔伯特说,目前使用的控制器并不是为了有效应用 ASI 数据而设计的。

他说,WoBaS 团队已经在模拟环境中开发了一种自适应控制器,并将很快在一个 50 兆瓦的抛物面槽式发电厂进行演示。

平衡收入

光伏和风能技术的日益渗透正在增加可调度发电的价值。

带存储的 CSP 允许运营商在峰值需求或低光伏或风力发电量的时候调度电力,获得更高的市场价格。

临近预报可以帮助运营商在立即调度和存储之间做出决定,直到获得更高的收入。

这些技术也将帮助发电机和电网运营商更有效地平衡电网。

威尔伯特说: “结合卫星或基于数值天气模型的预报,所有的天空成像仪都可以帮助以最佳方式发送电力,这有助于稳定的电网。”。

保护部件

当与扩展预测系统相结合时,WobaS 系统可以产生额外的收益,例如由 TSK Flagsol 和 DLR 开发的 FoSyS 系统,该系统预测 DNI 未来 14 天。

除了更高的收入,ASI 预测还可以帮助降低由突然辐射变化引起的植物成分的温度梯度。更长的预测窗口将允许运营商做出更具预测性的操作和维护 (O & M) 决策,以提高性能、降低成本和限制组件退化。

威尔伯特说: “除了提高工厂效率,我们还预计组件寿命会增加。”。

作者: 克里 · 张伯伦