文献综述
一．课题研究意义及应用价值
当今社会，能源对于人民生活水平的提高、改善以及社会经济的发展、稳定显得极为重要，它是社会经济和人民生活的主要物质基础和基准。但是，由于人类社会对能源的需求与日俱增，自然界化石能源的储量与日递减[1]。根据相关统计，近十年世界范围内包括石油、煤、天然气等化石燃料的消耗增加了约20倍。预计未来十年的化石燃料用量又将翻一番，因此大多数国家在不同些程度上都将面临能源供应短缺的问题。虽然对石油等化石燃料的勘测和提取技术不断发展，但目前已探明的全球石油储量也只能维持到2050年，天然气最多能延续50-60年，作为储量最丰富的煤炭资源也只能再为人类服务二百年左右[2]。
能源短缺同时还伴随着环保问题，核电、水电和火电是当今发电能源的重要来源。核电在正常使用时是安全的，可是一旦发生核泄漏，后果极其可怕，日本的福岛核电站核泄漏事件，不但毁掉了大半个日本，也使周边国家受到了损害，而且这一影响是长远的。水电需要占用大量土地，高坝蓄水，也极有可能导致生态环境的恶化，我国三峡大规对库区的环境影响，值得深刻反思，此外，一个国家的水力资源要受季节的影响，也是有限的。火电需要燃烧石油、煤等化石燃料，在燃烧过程中会排出硫的氧化物和二氧化碳，前者会导致大气污染，后者则是温室效应的罪魁祸首[3]。而且，石化燃料会对地球的大气环境产生十分严重的污染，它将生成光化学烟雾、产生致癌物和温室效应，破坏大气臭氧层;同时地下油罐和输油管路也会腐蚀渗漏污染土壤和地下水源，这不仅造成土壤盐碱化、毒化，导致土壤破坏和废毁，而且其有毒物能通过农作物尤其是地下水进入食物链系统，最终直接危害人类[4]。
2016年世界气象组织提出气象日主题“直面更热、更旱、更涝的未来”，全球平均气温略有上升，就可能带来频繁的气候灾害——过多的降雨、大范围的干旱和持续的高温，造成大规模的灾害损失。因此要采取对策，减少温室气体的排放，充分开发无污染的能源[5]。太阳是一个无尽、久远、巨大的能源。太阳能，一般是指太阳光的辐射能量，具有取之不尽、用之不竭、无处不在、清洁环保的突出优点，在能源更替中占据着举足轻重的位置。从广义上讲，太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水能，生物质能等，并且，传统的化石能源也可以看做是以其他形式储存的太阳能。太阳能的利用有光热转换、光电转换和光化学转换三种主要方式[6]。太阳能的储量及其丰富，太阳每秒钟放射的能量相当于160times;1021千瓦，其中仅有极微小的部分达到地球。即便是这样，太阳每分钟辐射达到地球表面的能量还高达80times;1012千瓦，相当于6times;109吨的标准煤。德国太阳能专家伯尔特说，只需开发非洲部分地区的太阳能发电，便能满足全世界的电力需求，而且太阳辐射可以源源不断的供给地球，取之不尽，用之不竭[7]。太阳能不像其它的能源那样具有分布的偏集性，它处处都可就地利用，有利于缓解能源供需矛盾，缓解运输压力，对解决偏僻边远地区及交通不便的农村，海岛的能源供应，更有其巨大的优越性[8]。太阳能没有污染性。在众多环境问题中矿物燃料形成的污染十分严重，而利用太阳能作能源，没有废渣、废气、废水排出、无噪声、不产生有害物质，这在环境污染日趋严重的今天显得尤为可贵[9]。随着太阳能利用技术的发展，太阳能利用的成本已经大大下降。世界银行1994年的一项研究认为，许多国家发展太阳能发电站是具有经济性的，并为此给与资助。电站的经济性主要由以下几部分组成：建造费、燃料费、运行管理维修及环保投资等。而利用太阳能发电，既不会污染环境，又取之不尽，无处不在。因此从长期来看，其发电成本更小的多，专家们的预测和研究一致认为：21世纪人类最清洁，最廉价的能源就是太阳能[10,11]。所以，太阳能作为一种新能源，它既是人类的最初选择，也必将是人类的最终选择。
二．研究现状及发展趋势
太阳能作为一种清洁无污染的能源，发展前景非常广阔，太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。然而它也存在缺点，如能量密度低，不易收集，不稳定，随季节气候和天气昼夜变化而变化等，使太阳能的利用有着间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题，由此对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。目前很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的，无法保证太阳光的垂直照射，不能充分利用太阳能资源，使其发电效率低下。据实验得知，在太阳能光发电中，相同条件下，采用自动追踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%，因此在太阳能利用中，有必要进行太阳追踪[12]。
地处欧亚大陆东部的我国总面积高达960万平方公里，约为世界陆地总面积的7%[13]，位居世界第三，我国国土的南北和东西跨度都超过5000千米，如此广阔的领土也意味着十分丰富的太阳能资源。我国太阳能资源相对丰富和较为丰富地区的年日照时数均大于 2200小时[14]，各地太阳年总辐射量高达3340~8400MJ/m2，中值为5852MJ/m2。
（一）国内研究现状
目前，我国普遍应用的太阳光追踪系统主要分为有电磁式、重力式和电动式。这几种都属于光电追踪方式下的追踪系统。原理都是利用光敏元件组成前端光敏传感器，在不同的光照情况下，产生不同的差值信号，经过相关电路的处理，这些信号转化为控制信号，由伺服机构执行控制信号，使得太阳光接收装置调整角度，使追踪装置对准太阳完成追踪。这种光电追踪具有较高的灵敏度，且结构简单，易于生产，但是受到天气的局限较大，如果阴天，或是有一大片云在一段时间里遮住太阳时，就会导致追踪装置无法对追踪，引起执行机构的错误运行。
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