2025年12月11日

 

• 德國航空航天中心（DLR）開發了一種使太陽能熱發電廠基本自主運作的概念。
• 這使得利用此類系統更有效率、更可靠、更經濟地利用再生能源產生電力和製程熱。
• 此自主系統能夠持續、快速、可靠地評估大量的測量數據和複雜的過程。
• 這樣，自動化系統在任何情況下都能達到最佳運作狀態。
• 重點領域：能源、太陽能熱能、製程熱

 

德國航空航天中心（DLR）開發了一種未來實現太陽能熱發電廠高度自主運作的概念。研究人員已利用DLR位於利希的太陽能塔式發電廠成功測試了這個概念。此類發電廠的自主運作可望提高其效率、可靠性和經濟性。

太陽能熱發電廠利用稱為定日鏡的反射鏡，將太陽輻射集中到太陽能塔上的一個小區域。此區域可產生高達攝氏1000度的溫度。這種熱量用於加熱傳熱介質。這些熱量可用於工業生產或發電。此外，還可以儲存起來，以便在沒有陽光照射的時期（例如夜間）提供熱能。

 

電廠運作：自主系統在複雜情況下減輕人們的負擔

「迄今為止，此類電站主要依靠人工控制。根據天氣預報、當前天氣狀況、電站運行狀態和所需輸出功率，制定何時啟動或關閉電站以及如何調整定日鏡以維持特定溫度範圍的計劃，」德國航空航天中心（DLR）太陽能研究所的項目經理英格·米亞多維奇解釋道。這需要持續監控眾多控制系統、攝影機和測量系統。只有這樣，才能在天氣狀況改變時迅速做出反應。這對於維持恆定的目標產熱溫度至關重要。同時，必須保護電站組件免受強光照射期間的過熱或雲層覆蓋下過快冷卻的影響。

為了實現自主運行，德國航空航天中心（DLR）的研究人員開發了一種整合四個層面的綜合方案。這四個層麵包括：太陽能熱發電廠及其所有組件；由感測器和攝影機組成的廣泛測量和控制系統；用於處理大量數據、聯網、可視化和監控所有環節的數位平台；以及最終的智慧代理。此智慧代理基於現有數據規劃發電廠的運行，並自主、快速、可靠地執行。電廠人員只需監控自主運作過程，無需再駐守現場。圖形介面提供對關鍵流程和運行數據的洞察，並支援遠端干預。

 

自主運轉電廠的優勢

德國航空航天中心 (DLR) 的專家認為，自主運作的關鍵優勢在於其更高的效率：「軟體解決方案透過評估全面的測量數據，持續優化運作。這使得針對每種情況都能選擇最佳運作狀態。面對海量數據和複雜流程，人類很快就會達到極限，」Inga Miadowicz 解釋道。此外，眾多測量系統會在運作過程中詳細記錄所有設備組件的狀態。智慧演算法能夠偵測錯誤或潛在的故障風險，並盡可能有效率、平穩地調節運作。這不僅適用於大型太陽能熱發電廠，也適用於產生高溫製程熱的小型工廠。越來越多的企業開始利用後者，以可靠地利用再生能源產生熱能。自主系統在這方面具有獨特的優勢，即最大限度地減少對現場人員的需求。

 

數位孿生作為先決條件

為了實現電廠的高度自主運行，德國航空航天中心（DLR）團隊首先對整個設施進行了數位複製，並將其連接成一個綜合系統。該系統整合了來自不同製造商的各種組件、複雜的運行流程以及不斷變化的天氣條件。 “只有借助這樣的‘數位孿生’，才能充分發揮自動化運行的潛力，”米亞多維奇說道，“同時，這也是該項目面臨的最大挑戰之一。”

2025年秋季，當德國航空航天中心（DLR）團隊首次在於利希成功展示太陽能塔的完全自主運作時，他們感到無比自豪。於利希是歐洲獨一無二的大型研究設施，能夠精確模擬工業規模的系統。該電站在各種天氣條件下連續自主運轉了30個小時。在此期間，DLR團隊收集了大量數據，用於評估自主電站的概念。下一步，研究人員計劃測量效率提升，以更好地評估和擴展該概念的潛力。此外，DLR為太陽能塔電站開發的方法與解決方案，也為推動各種工業應用領域的自主控制系統提供了寶貴的動力。

 

[照片]

(A) 德國航空航天中心（DLR）於利希的太陽能塔

德國航空航天中心（DLR）的太陽能塔是歐洲獨一無二的大型研究設施。它們能夠有效地模擬工業規模的系統，從而可以與企業合作進行實際研究。

(B) 太陽能熱發電廠的自主運作始終會考慮天氣和日常安排。

自主系統——例如德國航空航天中心（DLR）為於利希太陽能塔運作而開發的系統——能夠持續、快速、全面地評估測量數據。這使得系統始終保持最佳運作狀態。