太阳能热发电跟踪系统按照入射光线和主光轴位置关系可以划分为两轴跟踪系统和单轴跟
踪系统。两轴跟踪要求入射光和主光轴方向一致；单轴跟踪只要求入射光线位于含有主光轴
和焦线的平面内。两轴跟踪根据太阳高度角和赤纬角的变化情况而设计，它具有最理想的光
学性能，是最好的跟踪方式，能够使入射光与主光轴方向一致，获得最多的太阳能。但设备
结构复杂，制造和维修成本高。单轴跟踪型只要求入射光线位于含有主光轴和焦线的平面就
行，且结构简单，跟踪精度要求不高或阳光充裕的地方一般优先考虑单轴跟踪。

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跟踪太阳的方式大致可分为两类：光电跟踪和根据视日运动轨迹跟踪。光电跟踪的优点是灵
敏度高，结构设计较为方便，缺点是受到天气的影响很大。根据视日运动轨迹跟踪则是通过
数学上对太阳轨迹的预测，从理论上精确地计算太阳运行轨迹，按一定的程序驱动执行机
构跟踪太阳，缺点是有累积误差。

 

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文

[5]以低沸点工质作为传感元件，采用液压运动实现了单轴太阳自动跟踪。文[6]采用由两

个同心圆组成的等面积五象限光电检测装置，当光线与光电池垂直时其投影光斑经过一透
镜后正好完全覆盖五片光电池，而当光线与光电池成一夹角时，投影光斑必然发生偏移，
将光斑在光电池上的偏移转换成光电流差值的变化，实现了自动跟踪太阳。文

[7]则从太阳

方位变化规律的分析计算入手，利用天文时间提供准确可靠的自动跟踪信号，利用伺服电
机带动聚光器实现方位角的自动跟踪，而将俯仰角的缓慢变化按其非线性规律反映在一个
特定的凸轮曲面上，通过丝杠转动时形成的一维平动带动凸轮产生进或退，实现了俯仰角
的跟踪。这种一维驱动二维跟踪的方式具有结构简单，成本低等新特点。文

[8]则将传感系统

和程控系统相结合，采用定时法原理进行程序控制，同时利用传感器对聚光器进行实时检
测和定位，消除由机械结构等因素引起的累计误差，利用步进电机实现了高度角和方位角
两个方向的跟踪。陕西师范大学的王存义教授发明的簧轮自动跟日机实现了广义时角自动跟
踪和广义赤纬跟踪，并且具有成本低，不耗电，精度高，运载能力大等优点，达到了国际
领先水平。

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3 温度与压力控制系统

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为了保证太阳能热发电系统的稳定正常运行，对于

Acurex 这类存在换热器的系统主要的控

制目标就是要通过调节传热液体的流速，实现在不同运行状况下管路出口处传热油的温度
恒定。而对于直接产生蒸汽发电系统，控制目标则为根据汽轮发电机的需要，在管路出口处
实现恒定温度和压力的蒸汽输出，这样太阳辐射的变化就只影响出口蒸汽的数量，而不影
响蒸汽的质量。由于太阳辐射的变化范围比较大，相应流速也需要做较大调整，整个热传递
回路的动态特性（响应时间，延时等）也产生了相当大的变化。因此基于系统简化模型基础
上的常规控制方法对于这类工作点大范围变动的系统控制效果不佳，正是由于该传动系统
具有的强非线性特性，使得各种现代控制理论得到了用武之地。

文

[9]采用参数自整定控制方法实现了对输出油温的恒定控制。通过系统阶跃响应实验，建

立了输出油温关于输入流率的简化单入单出一阶带时延传递函数模型。传递函数中有三个模
型参数，通过最小二乘回归算法进行在线估计，然后基于极点配置算法实现了

PI 控制器参

数的自整定。太阳辐射和输入油温对输出油温的影响则根据稳态关系采用并联反馈结构和串
联前馈两种方式进行补偿。仿真和实验结果表明串联前馈补偿方式更有利于系统的在线辨识。
文

[10]则采用了多模型间接自适应控制方法。根据系统的运行范围选择了 5 个不同的系统运

行点，在每个运行点处采用线性

ARMAX 模型进行系统建模，不同模型间的切换由特征变