在全球能源转型与气候变化的双重驱动下,太阳能塔式系统(Solar Power Tower, SPT)因其高效聚光与储能能力,成为大规模清洁能源发电的核心技术之一。定日镜场作为系统的关键组件,需精准控制成千上万面镜子的反射角度,将太阳光聚焦于塔顶接收器。然而,动态环境(如云层遮挡、太阳位置变化)和复杂约束(接收器温度和热应力限制)对实时控制提出了巨大挑战。传统方法依赖耗时的高精度物理模拟,难以满足现代超大规模镜场(>10,000台)的实时优化需求。DNL16T3团队开发了一种基于机器学习的模型预测控制(MPC)框架,通过智能化算法可实现以下目标:
1. 实时响应动态环境,快速适应云层移动、太阳位置变化等场景。
2. 高效计算与安全约束平衡:在保证接收器安全的前提下最大化能量捕获。
3. 大规模镜场优化:突破传统方法计算瓶颈,支持超万级定日镜的实时控制。

该技术采用分阶段数据驱动策略,结合先进机器学习技术与优化算法,可利用条件变分自编码器(CVAE)将复杂光通量分布压缩为低维特征,加速数据处理。此外,通过训练专用神经网络模型,从环境参数(云层、太阳位置)预测接收器表面通量分布,可实现快速的热通量预测。集成模型预测控制(MPC)与元启发式算法,实时生成安全高效的瞄准策略,实现高效动态优化控制。
该成果将传统分钟级优化缩短至毫秒级,支持实时决策,提高计算效率。同时,在云层遮挡等场景下,实现镜场功率输出的稳定控制。DNL16团队将进一步探索数字孪生与边缘计算技术在镜场控制中的应用,开发适应极端天气的鲁棒性算法,并推动标准化测试框架的建立,开展示范工程验证。