“數(shù)據(jù)出來了,全天的跟蹤偏差均值0.87毫弧度,峰值1.22毫弧度,成了!”
2024年8月3日晚上7點(diǎn),中廣核數(shù)字科技有限公司下屬新控公司(以下簡(jiǎn)稱“新控公司”)研發(fā)部工程師陳震宇對(duì)當(dāng)天定日鏡追日的錄像數(shù)據(jù)分析完成后,他興奮地喊道。“確實(shí),雖然只是今天一天的跟蹤數(shù)據(jù),但已經(jīng)能證明我們的算法沒錯(cuò)了,定日鏡場(chǎng)控制系統(tǒng)最關(guān)鍵的高精度追日算法總算攻克了,”另一名項(xiàng)目負(fù)責(zé)人梅會(huì)儒如釋重負(fù)道。

▲中廣核上海產(chǎn)業(yè)中心三臺(tái)定日鏡在自主化控制系統(tǒng)的控制下精準(zhǔn)動(dòng)作并實(shí)現(xiàn)聚光
定日鏡作為塔式光熱電站的“追日向日葵”,需通過雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)整定日鏡的方位角與俯仰角,將陽光始終反射至塔頂吸熱器。以太陽每移動(dòng)1毫弧度為例,鏡面需在0.5秒內(nèi)完成姿態(tài)修正,否則千米外的光斑將偏離吸熱靶超20厘米。而實(shí)現(xiàn)如此精準(zhǔn)控制和動(dòng)作的關(guān)鍵,就是定日鏡場(chǎng)控制系統(tǒng)。
2024年6月,新控公司與中廣核新能源光熱中心聯(lián)合研發(fā)的首套原型系統(tǒng)在中廣核上海產(chǎn)業(yè)中心完成搭建,但3臺(tái)定日鏡在實(shí)測(cè)啟動(dòng)后,暴露出了問題——定日鏡追日軌跡偏差過大,鏡面聚焦光斑嚴(yán)重偏離集熱目標(biāo)區(qū)。工程師陳震宇回憶:“經(jīng)過前面大量的技術(shù)認(rèn)證和專家評(píng)審,在實(shí)際測(cè)試時(shí),我們還是嚴(yán)重低估了系統(tǒng)高精度追日時(shí)多因素影響的復(fù)雜性?!?/p>
自研算法已經(jīng)經(jīng)過仿真和理論計(jì)算,那問題究竟出現(xiàn)在哪里?研發(fā)團(tuán)隊(duì)連夜開啟了頭腦風(fēng)暴,是軌跡計(jì)算有問題?是鏡面測(cè)量誤差過大?是程序代碼有遺漏?還是外部環(huán)境因素考慮不周全?……一輪又一輪,累計(jì)梳理出63種影響因子。梅會(huì)儒捏著拳頭:“我就不信一個(gè)個(gè)試,還能搞不定它!”研發(fā)團(tuán)隊(duì)一個(gè)因子一個(gè)因子的補(bǔ)充到算法中,每補(bǔ)充一個(gè)就來一輪仿真、來一輪實(shí)測(cè)、來一輪總結(jié)、來一輪改進(jìn)。在經(jīng)47輪迭代優(yōu)化后,最后確定導(dǎo)致誤差的原因。在完成自研算法的調(diào)整后,終于在8月3日實(shí)測(cè)中取得重大突破,小批3臺(tái)定日鏡的動(dòng)態(tài)跟蹤精度達(dá)1.22毫弧度,遠(yuǎn)超項(xiàng)目要求。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)持續(xù)努力,從基礎(chǔ)驗(yàn)證起步,歷經(jīng)兩個(gè)月的全面工況測(cè)試,最終確認(rèn)定日鏡場(chǎng)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全天跟蹤誤差低于2.5毫弧度的高精度表現(xiàn),成功達(dá)成了研發(fā)預(yù)設(shè)的目標(biāo),標(biāo)志著中廣核在塔式光熱控制系統(tǒng)核心技術(shù)上取得了重要進(jìn)展。

▲中科院延慶光熱試驗(yàn)基地實(shí)證平臺(tái)
此刻,中廣核產(chǎn)業(yè)中心3臺(tái)定日鏡以及中科院北京延慶光熱基地4臺(tái)定日鏡正追隨著太陽軌跡,在集熱塔上匯聚成耀眼的光環(huán)——這是智能控制算法與精密機(jī)械控制的完美合奏。
善用自然的能量,中廣核自主化定日鏡場(chǎng)控制系統(tǒng)的故事還在繼續(xù)。下一步,研發(fā)團(tuán)隊(duì)將基于塔式光熱定日鏡場(chǎng)控制系統(tǒng)的小批量示范應(yīng)用向智能化集群控制突破,為光熱發(fā)電站提供中廣核自主化控制系統(tǒng)解決方案,在進(jìn)一步強(qiáng)鏈、補(bǔ)鏈的過程中作出更大貢獻(xiàn)。
