摘要：
　　隨著全球能源危機的加劇，節能減排成為了發展的主流。針對能源短缺問題，從實際應用角度出發，以節能為目的，本文提出了新型的三臂式聚光跟蹤系統。本設計由四象限光電傳感器檢測入射光，通過控制模塊處理，自動調節測角裝置中的電機運動，測得光角并傳給反光裝置，調節反光裝置使反射光始終聚焦在接收器上，適用于塔式太陽能聚光發電的場合。
　　作品內容簡介
　　塔式太陽能聚光發電產業發展迅猛，但因聚光效率低，控制系統復雜，成本高等問題至今仍未商業化。為提高聚光精度，簡化控制系統，我們設計了三臂式機械機構，采用測角裝置與反光裝置雙跟蹤系統，大大地提高了聚光發電的性價比，達到節能減排的目的。
　　我們通過測角裝置與太陽光垂直得到太陽光位置，并傳給各反光裝置。反光裝置根據相應算法做出調整，使所有的反射光聚焦在接收塔，提高太陽光利用率。
　　創新點：
　　創新的三臂滑道式結構，結構簡單、控制方便和調整精度高，降低成本和系統功耗。
　　將測角裝置和反光裝置分離出來，低成本高效率的得到太陽光的位置信號并精確的將反射光聚焦在一點。
　　跟蹤系統實現了將太陽光始終聚焦在接受塔處，不受太陽方位變化的影響，大大提高了太陽能的利用率。
　　本系統各模塊部件可單獨更換，便于維修維護；根據不同應用對相應模塊做調整，擴大系統裝置的應用范圍，如各種跟蹤系統，趨光系統，導光系統，有效地實現節能減排的目的。
　　本系統的模型及功能已完成，后續工作是系統的測試及優化。我們堅信本系統在新能源利用，節能減排方面發揮了巨大作用，創造高社會經濟效益。
　　1項目背景及意義
　　太陽能取之不盡用之不竭，而且不會產生溫室氣體，與其他形式的可再生能源相比如風能，太陽能是來源最為豐富且最穩定的能源。據海外媒體報道，一份由多國研究人員聯合撰寫的報告指出，聚光太陽能發電繼風能、光電池之后，已經開始嶄露頭角，有望成為解決能源匱乏、應對氣候變暖的有效技術手段。采用聚光太陽能發電（CSP）技術，2050年，沙漠中的太陽能發電站將可以滿足全球能源需求的25%，對CSP的投資有可能高達1740億歐元，太陽能發電站的產能可達1.5萬億瓦，占全球電能需求的四分之一。同時還能創造200萬個工作機會，每年減少21億噸二氧化碳排放。科學家認為，位于“陽光充足地帶”的國家將從CSP技術中獲益，包括美國南部的沙漠地區、非洲北部、墨西哥、中國和印度等。
　　塔式太陽能熱發電系統主要由日光反射鏡子系統、接收器組成成，如圖1-1所示。其中日光反射鏡子系統由大量大型、平坦的太陽跟蹤反射鏡構成，對太陽進行實時跟蹤，把太陽光聚焦到塔頂的接收器。在接收器中對傳熱流體進行加熱，產生高溫過熱蒸汽，過熱蒸汽推動常規渦輪發電機組發電。塔式CSP電站的主要優勢在于它的工作溫度較高（800~1000℃），使其年度發電效率可以達到17%~20%，并且由于管路循環系統較槽式系統簡單得多，提高效率和降低成本的潛力都比較大；塔式CSP電站采用濕冷卻的用水量也略少于槽式系統，若需要采用干式冷卻，其對性能和運行成本的影響也較低。塔式CSP的缺點也是明顯的：為了將陽光準確匯聚到集熱塔頂的接收器上，對每一塊定日鏡的雙軸跟蹤系統都要進行單獨控制，而槽式系統的單軸追蹤系統在結構上和控制上都要簡單得多；由于缺乏大型商用案例（占在運CSP裝機容量的5.1%），相對槽式系統來說，塔式CSP電站的成本、性能、可靠性都還存在一定的不確定性；為發揮其效率潛力而需使用的融鹽介質也尚存一些技術問題值得顧慮。
　　
　　圖 11電力塔發電廠
　　為了解決現有塔式CSP存在的問題，我們提出了應用于聚光太陽能發電的三臂式光跟蹤系統。本系統不僅有效的解決了跟蹤系統復雜的問題，還降低了跟蹤系統的成本，提高了跟蹤系統的性能與可靠性，對塔式CSP的發展有大大的推動作用。