槽式太阳能热发电中的控制技术

摘要：本文简述了槽式太阳能热发电系统在国内外的发展现状，并对系统的具体结构形式
进行了详细介绍。由于槽式太阳能热发电系统为一个强非线性系统，高质量的控制对系统运
行至关重要。本文对其中的关键控制问题：太阳跟踪控制，温度与压力控制系统进行了详细
的分析研究，对各种控制方法在其中的应用现状做了较为全面的综述。

关键词：槽式太阳能热发电；温度控制；跟踪控制

0 引言

   随着我国对能源安全与生态环境的日益重视，对可再生能源的研发投入也越来越大。其中
太阳能热发电技术是一项具有大规模化能力，在近期内可步入商业化的技术，是能源技术
发展的热点，也是国际太阳能技术发展的重点。经过一些发达国家的持续研究，目前已开发
出多种形式的太阳能热发电系统，单级容量从千瓦级发展到兆瓦级。按集热器类型的不同，
聚光式太阳能热发电系统可分为槽式系统，塔式系统和碟式系统三大类

[1]。

   槽式太阳能热发电技术是目前最为成熟的太阳能热发电利用技术，目前只有槽式太阳能
热发电实现了商业化运行。

LUZ 公司于 1980 年开始开发此类热发电系统，5 年后实现了商

业化运行。美国加利福尼亚从

1991 年开始运行的由 9 个槽式系统组成的太阳能热发电站总

装机容量达

354MW，年发电量 10TWh，至今运行良好。1998 年起，欧洲框架计划资助西班

牙开发新一代抛物线聚光镜，以提高槽式太阳能热发电系统的效率和降低系统成本

[2]。

   我国对太阳能热发电技术的研究起步较晚，一直局限于小型部件和材料的攻关项目，研
发远远落后于一些发达国家。近年来我国对太阳能热发电的研究取得到了一定的发展。

2007

年张耀明院士主持建设的国内首座塔式

70 千瓦太阳能热发电系统通过了鉴定验收，在我国

太阳能热发电领域走出了

“开创性的一步”。中科院广州能源研究所在综合调研的基础上，在

槽式太阳能热发电领域开展了相关的研究，并取得了初步进展。

   槽式太阳能热发电系统的研发及应用涉及到多个学科领域的知识，具有多项关键技术，
包括聚光器和吸收器的研制，高效换热系统的研制，热能储存技术，控制技术等方面。由于
控制技术对整个发电系统安全高效运行的重要性，本文主要对槽式太阳能热发电系统及其
控制技术进行研究。

1 槽式太阳能热发电系统

     建于西班牙的 Acurex 槽式太阳能热发电系统框图如图 1 所示[3]。借助槽形抛物面聚光器