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光热电站成本5美分/kWh！定日镜成本削减研发获得350万美元资助

2023.06.06 来自：光热联盟

美国能源部（DOE)表示：带有热储能的光热电站直接解决了并网挑战，使得太阳产生的热能能够储存至电网需要的时候使用；可调度的太阳能价值应充分体现。

美国能源部太阳能办公室“SunShot 2030”计划提出：

1、2030年，承担基础负荷的光热电站（热储能最低时长12小时）平准化电力成本（LCOE）达到0.05美元/kWh。

2、2030年，承担调峰负荷的光热电站（热储能时长不高于6小时）平准化电力成本达到0.10美元/kWh，系统配置满足在电网最需要的时候输出电力。

与其他可调度的发电机组相比，这些目标具有高度竞争力，能够提高太阳能在电网中的渗透率，同时也使太阳能发电更加可靠并增加其价值。

为助力Sunshot-2030计划目标的实现，并推动美国到2050年实现净零碳排放目标，美国能源部多方发力：

1、持续支持先进光热发电技术研发，以超临界二氧化碳光热发电技术为代表；

2、2021年12月20日，领导成立定日镜联盟。定日镜是塔式光热电站中的关键部件，是将太阳能收集太阳光的装置，在独立发电的塔式光热电站中，定日镜场成本约占整个电站投资的50%左右。美国能源部的国家可再生能源实验室与桑迪亚国家实验室及澳大利亚太阳能热研究所合作成立“HelioCon”（定日镜联盟），旨在改进光热电站用定日镜成本、性能和可靠性，降低光热电站成本。定日镜成本目标为50美元/m²。

3、积极推进更高效的光热发电技术所产生的“超高温热”可用于一系列难以脱碳的工业过程，如水泥、钢铁和石化产品的生产，从而推动行业脱碳。

近期，定日镜联盟（HelioCon）宣布了7项提案征集（RFP）的获得者，此次征集的项目将在未来1~3年内实施，重点是降低定日镜成本，并为定日镜行业创造新的市场机会，以及提高太阳能集热场的性能。

此次选定的7个项目共获得350万美元的资金，主要包括：

◐SunRing：定日镜先进制造和现场安装：Solar Dynamics和合作伙伴将进行流程开发，以最大限度地提高Solar Dynamics现有SunRing定日镜设计的成本竞争力，性能和可靠性。项目将为定日镜子组件实施场外预组装和配套，从概念上开发和原型化一个可运输和重新部署的自动化制造单元，为未来的项目制定全面的安装和调试时间表，并编制SunRing的整体成本模型，以开发商业案例并协助现场和设计决策。

◐HELIOCOMM：弹性无线定日镜通信系统：新墨西哥大学的这个组件和控制项目将基于集成接入和回程（IAB）技术，基于熵的理念，动态频谱管理和干扰缓解的原则，对弹性无线通信系统进行建模。这些技术进步将通过光伏供电的控制和通信，减少能源使用，以及通过更快的（毫秒）通信和降低通信中断或丢失的风险，实现低成本、无线控制的定日镜场。

◐用于发电和工业过程的聚光太阳能和定日镜的教育计划：东北大学（ Northeastern University）将开发一个教育计划，重点是太阳能热发电（CSP）和定日镜用于发电和工业过程。开发计划为期两年，用于东北大学本科生和研究生工程专业课程的一部分。
◐定日镜场无线控制系统的示范：Solar Dynamics将与合作伙伴Remcom和Vanteon Corporation一起开展，旨在使用商用产品展示无线定日镜太阳能集热场控制系统的可靠运行，并开发分析工具，以降低无线技术大规模部署到具有数万个定日镜的太阳能镜场的风险。同时，将开发无线射频计算机模拟系统仿真的示范。总体项目目标是证明无线技术完全能够以最小的代价取代传统的有线网络。
◐具有闭环跟踪功能的弯曲（twisting）定日镜：该项目将设计、制造和测试一种新型定日镜，并研究其在高聚光比光热电站中的应用。亚利桑那大学将把美国能源部太阳能小型创新项目（SIPS）型反射器与高精度安装和跟踪相机集成在一起，以展示一个精确聚焦和中心光斑成像的太阳圆盘。这将通过反射器的机械耦合扭曲在全天自动保持。即使使用完美聚焦的子镜，由于定日镜和吸热器之间的非法线入射，吸热器上反射的光斑会出现变形。定日镜子镜的动态瞄准聚焦可以产生接近理论极限的反射图像，可能实现太阳能热发电和工业过程热应用的更高工作温度。
◐数字孪生和工业4.0支持定日镜技术进步：Tietronix项目旨在利用第四次工业革命（工业4.0）的技术来提高光热发电行业，并实现其成本降低，其它工业领域已经通过采用这样的先进技术实现了成本下降。该项目将使用基于模型的系统工程方法来改进定日镜和整个太阳能集热场的设计、分析和验证。该项目还将在定日镜制造过程中使用数字孪生技术，在实现全部功能之前进行彻底的测试。这种方法通过提供对定日镜性能的全面监控来确保质量并优化太阳能集热场操作。该项目将展示机器学习算法、虚拟现实训练和增强现实技术在降低运营成本和提高整体性能方面的潜力。
◐机器人辅助子镜面安装（RA-FI）：Sarcos Technology and Robotics Corp.将与Heliogen合作，研究一种新型移动机器人系统的可行性，该系统能够支持将镜面安装到定日镜上。该项目的主要目标是完善对与镜像面安装相关的挑战的理解，以便从技术和业务考虑的角度分析确定机器人解决此任务的可行性。

相关线下活动：

第十三届光热发电中国聚焦大会2023（2023年11月，中国）

第四届光热发电创新大会2023（时间待定，西班牙马德里）

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