“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，中廣核數(shù)字科技有限公司下屬新控公司（以下簡稱“新控公司”）研發(fā)部工程師陳震宇對當(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，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了，定日鏡場控制系統(tǒng)最關(guān)鍵的高精度追日算法總算攻克了，”另一名項目負責(zé)人梅會儒如釋重負道。

▲中廣核上海產(chǎn)業(yè)中心三臺定日鏡在自主化控制系統(tǒng)的控制下精準(zhǔn)動作并實現(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)動實時調(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。而實現(xiàn)如此精準(zhǔn)控制和動作的關(guān)鍵，就是定日鏡場控制系統(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臺定日鏡在實測啟動后，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)證和專家評審，在實際測試時，我們還是嚴(yán)重低估了系統(tǒng)高精度追日時多因素影響的復(fù)雜性?！?/span>

自研算法已經(jīng)經(jīng)過仿真和理論計算，那問題究竟出現(xiàn)在哪里？研發(fā)團隊連夜開啟了頭腦風(fēng)暴，是軌跡計算有問題？是鏡面測量誤差過大？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，累計梳理出63種影響因子。梅會儒捏著拳頭：“我就不信一個個試，還能搞不定它！”研發(fā)團隊一個因子一個因子的補充到算法中，每補充一個就來一輪仿真、來一輪實測、來一輪總結(jié)、來一輪改進。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日實測中取得重大突破，小批3臺定日鏡的動態(tài)跟蹤精度達1.22毫弧度，遠超項目要求。

研發(fā)團隊持續(xù)努力，從基礎(chǔ)驗證起步，歷經(jīng)兩個月的全面工況測試，最終確認(rèn)定日鏡場控制系統(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)上取得了重要進展。

▲中科院延慶光熱試驗基地實證平臺

此刻，中廣核產(chǎn)業(yè)中心3臺定日鏡以及中科院北京延慶光熱基地4臺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控制系統(tǒng)的故事還在繼續(xù)。下一步，研發(fā)團隊將基于塔式光熱定日鏡場控制系統(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，在進一步強鏈、補鏈的過程中作出更大貢獻。

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太陽能光熱發(fā)電站是對新能源利用的一種，也是國家未來發(fā)電方向重要的技術(shù)之一。實現(xiàn)塔式太陽能光熱發(fā)電的基礎(chǔ)條件是定日鏡能有效反射太陽光到吸熱塔上，所以定日鏡控制是否科學(xué)有效將直接決定定日鏡場的工作有效性，直接影響太陽能光熱發(fā)電。

跟蹤與控制系統(tǒng)是鏡場的“大腦中樞”，操縱著整個集熱場的精度、能效、運轉(zhuǎn)、安全等關(guān)鍵方面。跟蹤系統(tǒng)使集熱器設(shè)備能跟蹤太陽的運動軌跡，達到集熱效率的最大化；控制系統(tǒng)實時控制跟蹤系統(tǒng)的位置，保證跟蹤的精度，控制器通過程序算法來調(diào)節(jié)反射鏡的位置，從而實現(xiàn)反射鏡的角度調(diào)節(jié)，最大限度地反射太陽光。鏡場控制系統(tǒng)能否精準(zhǔn)控制集熱器跟蹤太陽，直接影響光場的集熱效率，其重要程度不言而喻。