太陽能熱發(fā)電作為有望得到大規(guī)模推廣應(yīng)用的可再生能源具有極大的發(fā)展?jié)摿Α２凼教柲軣岚l(fā)電系統(tǒng)作為一個強非線性系統(tǒng)，現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用必將在其穩(wěn)定運行與提高效率方面發(fā)揮重要作用，因此有必要大力開展對該系統(tǒng)的控制研究，尋求適合該系統(tǒng)的高效控制方法，促進(jìn)槽式太陽能熱發(fā)電在我國的推廣應(yīng)用。
為了保證太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定正常運行，對于Acurex這類存在換熱器的系統(tǒng)主要的控制目標(biāo)就是要通過調(diào)節(jié)傳熱液體的流速，實現(xiàn)在不同運行狀況下管路出口處傳熱油的溫度恒定。而對于直接產(chǎn)生蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，控制目標(biāo)則為根據(jù)汽輪發(fā)電機的需要，在管路出口處實現(xiàn)恒定溫度和壓力的蒸汽輸出，這樣太陽輻射的變化就只影響出口蒸汽的數(shù)量，而不影響蒸汽的質(zhì)量。由于太陽輻射的變化范圍比較大，相應(yīng)流速也需要做較大調(diào)整，整個熱傳遞回路的動態(tài)特性（響應(yīng)時間，延時等）也產(chǎn)生了相當(dāng)大的變化。因此基于系統(tǒng)簡化模型基礎(chǔ)上的常規(guī)控制方法對于這類工作點大范圍變動的系統(tǒng)控制效果不佳，正是由于該傳動系統(tǒng)具有的強非線性特性，使得各種現(xiàn)代控制理論得到了用武之地。
采用參數(shù)自整定控制方法實現(xiàn)了對輸出油溫的恒定控制。通過系統(tǒng)階躍響應(yīng)實驗，建立了輸出油溫關(guān)于輸入流率的簡化單入單出一階帶時延傳遞函數(shù)模型。傳遞函數(shù)中有三個模型參數(shù)，通過最小二乘回歸算法進(jìn)行在線估計，然后基于極點配置算法實現(xiàn)了PI控制器參數(shù)的自整定。太陽輻射和輸入油溫對輸出油溫的影響則根據(jù)穩(wěn)態(tài)關(guān)系采用并聯(lián)反饋結(jié)構(gòu)和串聯(lián)前饋兩種方式進(jìn)行補償。仿真和實驗結(jié)果表明串聯(lián)前饋補償方式更有利于系統(tǒng)的在線辨識。則采用了多模型間接自適應(yīng)控制方法。根據(jù)系統(tǒng)的運行范圍選擇了5個不同的系統(tǒng)運行點，在每個運行點處采用線性ARMAX模型進(jìn)行系統(tǒng)建模，不同模型間的切換由特征變量穩(wěn)態(tài)流速的值決定。分別采用LQG控制器和GPC控制器進(jìn)行了實驗，并且采用了帶限幅特性的并聯(lián)積分環(huán)節(jié)，不僅消除了系統(tǒng)響應(yīng)的振蕩和穩(wěn)態(tài)誤差，而且不影響系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。采用帶預(yù)測環(huán)節(jié)的自適應(yīng)控制方法進(jìn)行了研究，根據(jù)系統(tǒng)的特性選擇預(yù)測環(huán)節(jié)的動態(tài)結(jié)構(gòu)和參數(shù)消除系統(tǒng)的共振模態(tài)，并通過極點配置達(dá)到系統(tǒng)期望的阻尼，控制器參數(shù)均離線實驗獲得。提出了基于非線性模型的廣義預(yù)測控制算法。非線性模型使得控制器可以適應(yīng)系統(tǒng)過程動態(tài)的變化。提出的基于線性模型的模糊預(yù)測控制算法，在預(yù)測控制算法的基礎(chǔ)上對控制目標(biāo)采用模糊化處理，對不同的控制目標(biāo)要求選用不同的隸屬函數(shù)，文中分別采用三角隸屬函數(shù)和自定義的隸屬函數(shù)進(jìn)行了仿真研究和實驗研究，實驗結(jié)果表明系統(tǒng)控制效果好，響應(yīng)快且具有強魯棒性。文[14]在模糊控制的基礎(chǔ)上采用遺傳算法對模糊規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。模糊規(guī)則集由49條“if-then”經(jīng)驗規(guī)則組成，對每條規(guī)則的影響因子進(jìn)行基因編碼組成染色體，適應(yīng)性函數(shù)根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)時間確定，染色體經(jīng)過80代進(jìn)化后系統(tǒng)性能就得到了大幅提高,系統(tǒng)對擾動具有強魯棒性，遺傳算法在這類非線性系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方面具有非常好的應(yīng)用前景。
對于槽式太陽能直接產(chǎn)生蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，水經(jīng)過太陽能場后由液體轉(zhuǎn)化為蒸汽直接推動汽輪機發(fā)電，系統(tǒng)不僅包含有液氣兩相流動，而且要對要求對出口處的溫度和壓力同時控制到要求值，因此系統(tǒng)控制也更為復(fù)雜，對其控制問題目前也已經(jīng)做了大量的工作。對循環(huán)模式和直通模式的出口蒸汽的溫度和壓力控制進(jìn)行了研究。在循環(huán)模式下系統(tǒng)具有5個控制回路，對于每個控制回路的開環(huán)傳遞函數(shù)采用線性化的方法在三個不同的運行穩(wěn)態(tài)點采用單入單出的一階延時加純延遲進(jìn)行建模，控制器均采用比例積分控制并對控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在直通模式下系統(tǒng)具有3個控制回路。由于沒有蒸汽分離裝置，蒸發(fā)段的擾動將直接對過熱段產(chǎn)生影響，溫度對于系統(tǒng)的擾動更為敏感，文中采用了前饋控制和PI控制結(jié)合的控制方式，實驗結(jié)果證明了控制策略的有效性。]引入了系統(tǒng)的非線性建模方法，首次對循環(huán)模式下系統(tǒng)的瞬時動態(tài)響應(yīng)以及集熱環(huán)路與控制環(huán)路的相互影響進(jìn)行了研究，并對不同控制方式的效果進(jìn)行了比較驗證。由于目前對直接產(chǎn)生蒸汽發(fā)電系統(tǒng)正處于研究階段，已有的控制手段基本上以PI控制為主，再加以適當(dāng)改進(jìn)，而采用現(xiàn)代控制理論來進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能則正處于探索階段，未見具體的應(yīng)用報道。
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