带有固定的一次反射器和铰接的二次镜的太阳能集中器系统的制作方法

专利名称：带有固定的一次反射器和铰接的二次镜的太阳能集中器系统的制作方法
带有固定的一次反射器和铰接的二次镜的太阳能集中器系
统相关文献的交叉引用本申请是于2009年9月23日提交的临时申请No. 61/245，250的延续部分，该临时申请以参引的方式并入本文中。
背景技术：
太阳能作为最有前途的可持续能源中的一种而出现。太阳能电厂获取太阳能并将太阳能转换成有用的能源和/或产品。太阳能电厂获取太阳能并将太阳能转换成电能。太阳能具有令人印象深刻的潜力整个世界在理论上能够由仅覆盖地球约1%的太阳能电站来供给其当前对于电力的需求。如图IA中所示，太阳能集中器系统收集来自收集场的入射的直接太阳辐射2并将辐射2集中至较小的太阳能接收器区域。太阳能集中器的目的是集中太阳辐射用于随后转换到其它形式的可用能量，例如将太阳热能转换成电能。集中太阳能电站是一种由两个主要部分组成的太阳能电站太阳能集中器系统8和成套的电站设备140，该电力块140将二次集中的太阳辐射6转换成能量和/或有用的产品。集中的太阳能热电厂是利用(主要处于红外线(IR)区域中的)太阳辐射以产生电的太阳能电厂。美国西南部的每平方米的陆地取决于季节和天气状况，每个太阳日接收约5至8千瓦时(kWh)的太阳辐射。由伊利诺斯州芝加哥市的国家可再生能源实验室的 Sargent和Lundy LLC咨询集团撰写的名为抛物槽和电力塔太阳能技术成本以及性能预测的评估(Assessment of Parabolic Trough and Power Tower Solar Technology Cost and Performance Forecasts)的报告(在本文中称之为“Sargent和Lundy报告”)做出成本分析，该成本分析暗示当前运行的大型太阳能集中和收集系统以电的当前商业市场价(每 kWh)的约2到5倍的成本(包括用于建造的财政成本)来发电(每kWh)。根据该报告，对这些当前太阳能集中器系统进行的详细的已摊销成本分析暗示了非常长的回收期，其接近给定系统的预期功能寿命。太阳能光伏(PV)电厂利用光伏(PV)电池发电。最有效的PV电站利用主要处于紫外线(UV)区域和可见(VIS)区域中的集中太阳辐射。与太阳热能系统的主要部件相比， PV电池通常降解得更快，从而使得与太阳热电厂相比，PV电池此时对于大规模发电来说并不是优选的选择。然而，太阳能PV电厂具有明显的优点，例如太阳能PV电厂在远程区域中提供电力的能力以其潜在的便携性。太阳能集中器系统太阳能集中器系统通常由多种主要光学部件构成一次集中器、可能地二次集中器、包含一些形式的太阳能吸收器和/或能量存储系统在内的太阳能接收器。已知的大型太阳能集中器系统可基于太阳能集中器系统的一次集中表面的形状或构型而大致分为四种类别。这些类别是电力塔系统、槽系统、小型线性菲涅耳反射器系统、和盘系统。电力塔收集器包括一批定日镜，这些定日镜单独循路而行以将太阳辐射集中到中心；以及通常提升的接收器。槽系统的一次集中器呈弯曲的槽状或分面近似性，该一次集中器将太阳辐射集中于其焦线。小型线性菲涅耳反射器系统的一次集中器是平的反射条，这些反射条旋转以将太阳辐射集中于其焦线。盘系统的一次集中器呈弯曲的盘状或分面近似性，该一次集中器将太阳辐射集中于单个焦点。存在电力塔、槽系统和盘系统的多个当前运行示例。尽管上述分类对于描述集中系统的几何形状是很有用的，但是，当确定系统的成本效率时，基于主要部件(例如，一次集中器、二次集中器、和太阳能收集器)是否为固定的或可移动的而为太阳能系统进行分类是优选的。如上所述，太阳能系统设计的一个限制因素为高初始建造成本。该建造成本的大多数来自用于对可移动集中器的追踪和控制的机构以及用于将一次收集器支承在暴露于风和其它天气因素的构型中所需的结构元件。在任何太阳能集中器系统中，作为接收直接太阳辐射的部件的一次集中器通常具有任何部件的最大表面区域，并且由此一次集中器的设计就整个系统的成本来说是很大的一部分。大多数的一次集中器并不是水平的，并且极度暴露于风力，通常需要昂贵的结构支承结构。此外，大多数大型太阳能集中器包含正在追踪的一次集中器，即，一次集中器移动以跟随太阳的日常运动。在槽集中器系统中，这可以在一个尺寸追踪槽中证明，而在电力塔系统中，它可包括两个尺寸追踪的定日镜。在两种情况下，这些追踪一次集中器由于其追踪机构和帮助它们经受风和其它天气状况所需的结构支承结构而通常占据该系统的总成本的大部分。Sargent和Lundy报告做出了用于2004槽系统的部件成本分析并评估出该成本的百分之三十五是由于金属支承结构和驱动件，它们共同构成了用于一次集中器的追踪和控制系统。小型线性菲涅耳反射器系统的一次集中器能够放置在接近水平位置处的地面上，但一次集中器被要求追踪，从而增加了其复杂性和建造成本。还存在包括可以追踪或可以不追踪的二次反射器在内的现有太阳能集中器系统。 例如，在一些系统中，一次集中器和二次集中器相对于彼此固定但作为用于追踪的单元移动，这仍使得移动部件和支承结构成为必需。太阳能接收器具有重要的部件，吸收器，该吸收器的作用是出于存储或能量转换的目的来接收集中的太阳能。通常，吸收器的成本比太阳能集中器系统的成本低。吸收器的位置可以在太阳能收集器中改变；集中太阳能系统被限定成在每个一次集中器元件各自需要截然不同的吸收器的情况下，具有地方吸收器，而集中太阳能系统在多个集中器将太阳能引导至少数个吸收器的情况下，具有中央吸收器。地方吸收器的利用通常导致更为复杂且更为昂贵的热传输和转换系统。此外，热能转换的效率随着温差的增大而提高。由于地方吸收器通常具有较低的太阳辐射的集中度并且其温度较低，从而使得这些系统效率较低，并且因此不是优选的。太阳辐射的低集中度和随之而来的低温还提高了地方吸收器的发射度；测试结果表明利用黑铬和路兹金属陶瓷接收器管例如在超过400华氏度的温度下具有仅百分之九的热发射度(每单位面积发射的量，其对应于热损失)(Sargent和Lundy 报告，4. 2.2节)。目前，市场上的大多数集中器具有地方吸收器。在一些示例中，这种地方吸收器系统包括大型槽集中器，大型盘集中器、和几乎所有的小型集中器。太阳能电力塔是少数中央吸收器系统中的一个。除了吸收器之外，太阳能接收器通常也包括用于存储由吸收器收集的能量的装置。能量存储期可以是短暂的或者可以是超过太阳日的时期的较长时期。在太阳能一热能太阳能集中器系统的情况下，能量存储可通过用于存储热能的材料或介质来实现，该热能的存储可以是暂时的或者可以是长期的。由于仅可在太阳日的一部分(通常一天约8小时)来收集太阳能，因此，在没有用于能量存储的装置的情况下，发电机仅能够在太阳日的一部分发电。在该时间窗期间，发电机必须转换所有收集到的太阳辐射。在典型的实践中，通过利用能量存储介质，发电机可运转达到三倍时长，从而在二十四小时的时期内提供约三分之一的电力。在带有能量存储器的太阳能系统中，接收器可用于吸收来自聚焦的太阳辐射的能量并存储在热能存储物质、 相变材料、或化学能存储物质中。大多数热存储介质仅通过加热该介质来存储能量。在一些示例中，热能存储物质包括液态硫、熔盐、氟化盐、和各种矿物油。相变材料利用了用于能量存储的状态变化(例如，从固态变成液态，或从液态变成气态)。例如，多种材料包括水，可将水用于通过蒸发成蒸汽并冷凝回到开始的液态而存储和释放热量，或者作为选择，可将多种盐用于分别通过熔化和凝固来存储和释放热量。化学存储介质利用化学反应来存储和释放热量。在一些示例中，化学存储介质包括诸如二氢化镁之类的金属氢化物，该金属氢化物通过离解成基底金属和氢气来存储能量。总之，能量存储系统添加至太阳能电厂的初始成本，但提供了超过太阳能暴露期的电输出的延长的日常时期，从而允许在高达全部二十四小时的延长期而不是可用的直接太阳光的约(取决于纬度和季节)八小时来使用发电机，效率仅出现了非常小的降低。这起初看起来将用于发电机的偿还成本显著降低了每kWh三倍(就像它们在三分之一的电力下使用三倍时间一样)。然而，如在Sargent和Lundy报告第4. 3节中详述的那样,用于能量存储的成本为用于发电机的成本的约150%，这意味着建造电力(存储和转换)块的成本总共增加了约250%，由此，通过利用能量存储而在电力块成本上的有效降低为约2. 5/3或约 83%。太阳能电厂的电力块太阳能系统的将太阳能转换成其它有用的产品或诸如电之类的能量的部分被称之为电力块。该电力块如本文中所表示的那样包括将太阳能转换成电的发电机以及可能地
能量存储装置。用于将集中的太阳能转换成电的装置的效率(能量输出与能量输入的比例)和成本是至关重要的。用于将热能转换成机械能的可逆系统的最大卡诺效率的下限例如为l_r， 其中，r为冷却(周围)温度与加热温度(给定温度为开氏温度)的比例。实际上，用于将热能转换成电能的常见的不可逆系统的效率在经验上已经被证明限制(对于大型发电机系统)于约l_r1/2。在任一公式中，当使冷却(周围)温度与加热温度之间的热量差最大化时，主要参量r是最小化的。大多数集中式太阳能热电厂利用涡轮机作为用于将热能转换成电能的装置。涡轮机能够具有高达33%的效率(取决于发电机的尺寸)，并且在利用再热涡轮机循环的情况下，该效率可上升至高达42%的效率。用于集中式太阳热电厂的经评估的每年每kWh的电收入小于蒸汽涡轮机每kWh的初始购买成本。然而，该成本仅包括蒸汽涡轮机，而不包括整个热量转换系统。该整个电力块包括蒸汽涡轮机、冷却塔和管道系统。在现有技术槽太阳能电厂中，电力块可占总成本的约14% (Sargent和Lundy报告,第4. 3节)。另一种太阳能系统包括热电联产系统，该热电联产系统除了通过热量产生电能之外，还进一步生产利用例如用于建筑的蒸汽或热水加热的废热。这种热电联产系统可与由此生产利用输入热能的85%至90%。

发明内容
某些实施方式利用一系列设置在地面上的无源一次集中器，该无源一次集中器从下方将一次集中的太阳辐射提供至一系列的追踪二次集中器，该一系列的追踪二次集中器随后进一步将太阳辐射集中于一个或更多个集中的太阳能接收器。太阳能集中器系统可包括用于收集太阳辐射、集中、和吸收集中的太阳能的设备。 太阳能集中器系统的一些实施方式包括由廉价的、无源水平的一次集中器、高架追踪的二次集中器、和一个或更多个接收器构成的大型场，太阳能集中器系统的这些实施方式将太阳辐射转换成有用的产物或诸如电之类的能量。电力块可存储集中的太阳能并将该集中的太阳能转换成有用的产物。图IB概括了通过太阳能集中器系统的能量流的实施方式，其中，I是太阳，2是直接的太阳辐射，3是(锯齿状轮廓的)一次集中器，4是从一次集中器引导的一次集中的太阳辐射，5是二次集中器，6是从二次集中器引导的进一步集中的太阳辐射，7是集中的太阳能的接收器。用于收集来自太阳的太阳辐射的场被称之为一次集中场；在一些实施方式中，该一次集中场固定在地面上(是固定的)并可由诸如混凝土之类的廉价材料构建而成。该场可被细分成单元，该单元被称之为一次集中器。在某些实施方式中，一次集中器是线性的光学集中器。换言之，一次集中器将光聚集至聚集区域，该聚集区域在它们的表面上方具有相同的高度，其将被称之为一次集中器的焦线。在某些实施方式中，由于离轴像差、光学表面缺陷和其它影响，该焦线会加宽至狭窄的水平条。每个一次集中器可具有带有锯齿状截面的光学表面，该光学表面提供了对于直接的太阳辐射的初始集中。在其它实施方式中，一次集中器的光学表面具有抛物线状的截面。光学表面可以是纯反射的。在一些实施方式中， 光学表面可包括折射元件和反射元件。在某些实施方式中，一次集中器的光学表面包括一系列细长的凸状截面。在一些实施方式中，光学表面包括多个反射光学元件。在某些实施方式中，一次集中器是固定的，并且随着太阳在一天之中移动，一次集中器的焦线在由西向东的方向越过焦平面。在其它实施方式中，一次集中器的焦线在由东向西的方向越过焦平面。一次集中器和二次集中器的光学表面可提供高的光学效率、特别是高的光谱折射率。在一些实施方式中，一次集中器的光学表面是非常耐用的且是更换廉价的镜膜。在一些实施方式中，二次集中器的光学表面是带有保护覆层、从而确保长寿命的极其耐用的金属表面。每个二次集中器可具有一个或两个光学表面，该一个或两个光学表面中的每一个可以是线性光学集中器。在一些实施方式中，二次集中器的光学表面是纯反射的。在其它实施方式中，二次集中器的光学表面包括折射元件和反射元件。在实施方式中，光学表面在截面中是折射的且是凹状的。在替代实施方式中，二次集中器的光学表面可包括既折射又反射的元件。在一些实施方式中，光学表面具有锯齿状的截面。在其它实施方式中，光学表面在截面中是抛物线状的。这排二次集中器还可进一步集中太阳辐射并将该太阳辐射引导至一个或更多个接收器。在某些实施方式中，这排二次集中器设置成将集中的太阳辐射引导至一个或多个接收器而不会彼此干扰。每个二次集中器可悬挂在太阳能收集场的上方使得在任何给定时刻，二次集中器的光学表面的焦线(这是假想线，在该假想线处，从接收器发出的平行射线会被二次集中器的有效光学表面聚焦)与和二次集中器相关联的一次集中器的焦线重合。 在一些实施方式中，为了维持二次集中器的有效光学表面与一次集中器的焦线重合，可使二次集中器在整个太阳日之中移动。换言之，可将二次集中器的调节用于追踪从一次集中器反射的初始集中的太阳辐射的焦线。在其它实施方式中，可进行同时的追踪运动以确保离开二次集中器的被完全集中的太阳辐射总是朝向接收器中的一个弓I导。二次集中器可在平行于地面的东西轴线上追踪。在一些实施方式中，二次集中器在追踪期间竖向旋转。在其它实施方式中，二次集中器在焦线的东西追踪期间旋转。在一些实施方式中，二次集中器架高悬挂在线缆上，这允许二次集中器在追踪一次集中器的焦线的同时的运动。在某些实施方式中，接收器居中设置在一次集中场中。在其它实施方式中，接收器设置在场外。在替代实施方式中，接收器能够根据一年的时间来调节它们的位置。太阳能集中器系统可结合热量存储设备使用。在一些实施方式中，热量存储设备包括大体积热量存储介质(例如，水、油、硫磺、或混凝土)。在某些实施方式中，热量存储设备是相变介质(例如，经由盐的熔化或水/蒸汽转换)。在替代实施方式中，热量存储设备是化学热量存储系统(例如，释放氢的金属氢化物反应)。在选定的应用中，太阳能集中器系统可结合用于将从场收集的太阳辐射转换成可用能量的设备使用。在一些实施方式中，高度集中的太阳能电池用于将太阳辐射转换成能量。在其它实施方式中，熔炼或氢生产设备用于将太阳辐射转换成能量。在替代实施方式中，蒸汽涡轮机将太阳辐射转换成能量或热量。在例如利用以紧凑的伸缩的方式结合的多个太阳能集中器系统的选定的大型实用应用中，用于存储太阳辐射并转换成可用能量的设备可在两个或更多个太阳能集中器系统中共用。包括固定的一次集中器、追踪二次集中器和将太阳辐射引导至其的中央接收器的太阳能集中器系统可利用一系列设置在地面上的无源一次集中器，使得可从下方将一次集中的太阳辐射提供至这系列追踪二次集中器。这系列追踪二次集中器可随后将太阳辐射进一步集中于两个中央接收器。太阳能集中器系统的设计可在保持高能量效率、长寿命、和广泛应用性的同时提供对于构造成本和维护成本的急剧降低。特别地，太阳能集中器系统的这两个方面可提供对于构造成本和维护成本的急剧降低。首先，成本优势的关键项目可包括利用设置在地面上的固定的一次集中器，这因此无需昂贵的大型结构支承件。第二，利用架高的悬挂在线缆上的追踪二次集中器提供了对于构造成本的显著节省。另外，这两个特征的设计可降低其它续生成本(例如维护)。太阳能集中器系统的高能量效率设计与构造成本和维护成本的降低相结合可意味着用于初始成本和续生成本的结合的短偿还期是可分期偿还的。—次集中器和二次集中器的光学表面可提供高光学效率，特别是高光谱反射率。 将太阳辐射引导至其的中央接收器的利用可显著提高该系统的能量效率，这是由于无需传递热量，并且热量存储系统可容易地构造于中央接收器处。高寿命可由一次集中器的基于地面的定位来提供，从而允许对于有关天气的降解例如风力载荷的有限暴露。二次集中器的线缆悬挂的低方面和简便性也可提供延长太阳能集中器系统的寿命的特征。在另一示例中，一次集中器的光学表面可由非常耐用且更换廉价的镜膜构建而成。在另一示例中，二次集中器的光学表面可由带有保护覆层、从而确保长寿命的极其耐用的金属表面构建而成。为了提供应用的最广泛的基础，太阳能集中器系统可提供对于宽光谱的太阳辐射的集中，该宽光谱的太阳辐射包括IR(例如对于太阳热电厂应用)以及UV和VIS(例如对于PV电力厂应用)。


图IA示出了由太阳能集中器系统和电力块组成的太阳能电厂。图IB概括了通过图IA的太阳能集中器系统的能量流。图2A和图2B示出了一次集中器的示例。图3(在3D中)示出了由双向一次集中器组成的太阳能收集场。图4A和图4B示出了带有锯齿表面图案结构的一次集中器的示例。图5A-5F示出了由一个或更多个太阳能集中器集中的太阳辐射的示例。图6A-6C示出了由各个一次集中器和相关联的二次集中器将太阳辐射集中到太阳能接收器中的示例。图7A-7K详细地示出了多种类型的二次集中器。图8A-8C示出了由线缆悬挂的二次集中器的示例。图9示出了带有相关联的双二次集中器的双向一次集中器的场的示例，它们经由支承线缆和杆支承。图10示出了任选地用于避免二次集中器之间的光学妨碍物的几何形状。图11A-11D示出了单二次集中器如何能够装备有一个或多个枢轴以使该单二次集中器能够被折叠到保护性的抓斗(clamshell)位置中的示例。图12A-12D示出了双二次集中器如何能够装备有一个或多个枢轴以使该双二次集中器能够被折叠到保护性的抓斗位置中的示例。图13A-13B示出了二次集中器的示例性定位，使得其被接收器引导的焦线与一次集中器的焦线重合。图13C示出了一次集中器的焦平面的东西斜度如何能够与上方的支承线缆的局部斜度相一致。图14A-14C示出了一次集中器的延长焦线在一天之中的多个示例性位置以及二次集中器的对应位置。图15A-1 示出了用于定位二次集中器的日常方案的示例。图16A-16E示出了追踪设备，其被示出为处于在非旋转、非升降式的双二次集中器的平移追踪的一天之中的多个不同时刻处，还示出了从双向一次集中器进入双二次集中器的辐射。图17A示出了二次集中器至接收器的中线的相对于水平的竖向角度的确定。
图17B-17F示出了图17A的二次集中器的日常竖向平移如何能够用于改善二次集中器的性能的示例。图17G示出了竖向追踪、非旋转双二次集中器的示例。图17H-17K示出了图17G的装置，并且将其示出为处于平移追踪的一天之中的多个不同时刻处。图17L示出了在图17H-17K中示出的日常运动，其被精简到了一幅附图中。图18A(在2D截面中)示出了二次集中器的旋转角度的限定的示例。图18B-18E示出了二次集中器的日常逆时针旋转如何能够用于改善其性能。图18F示出了在图18B-18E中所示的日常逆时针旋转的被精简到一幅附图中的插图。图19A示出了旋转而非升降式的双二次集中器的示例。图19B-19F示出了图19A的设备，将其示出为处于平移追踪的一天之中的多个不同时刻处。图20A示出了带有凸轮盘和凸轮导向件的旋转而非升降式的单二次集中器的示例。图20B-20G示出了图20A的设备，将接合的单个凸轮和二次集中器的位置示出为处于一天之中的五个示例性的时刻处的多个旋转角度处。图21示出了一对水平间隔开的折射二次集中器的示例，其中，每个集中器具有锯齿状轮廓的操作性地折射的光学表面，并且两个集中器是非旋转式且非升降式的并附接于相同的两个支承线缆。图22示出了一对水平间隔开的折射的二次集中器的示例，其中，两个集中器是非旋转且非升降的并附接于相同的两个支承线缆。图23A示出了二次集中器如何能够略微远离南北轴线回转以补偿集中太阳辐射的斜度在一年之中的变化的示例。图23B示出了接收器如何能够在南北轴线上移动以在一年之中缓慢地追踪来自二次集中器的集中太阳辐射的南北位置的变化，以捕获该集中太阳辐射的示例。图23C示出了接收器的示例，该接收器带有一批竖向叠置的水平的排空的接收器管，这些接收器管设置成线性图案并用作集中太阳辐射的吸收器。图23D示出了接收器的示例，该接收器带有水平的排空的接收器管，这些接收器管设置成之字图案并用作集中太阳辐射的吸收器。图24A和图24B示出了用于利用二氢化镁存储集中太阳能的示例性设备。图25A和图25B示出了包括电力块在内的示例性太阳能集中器系统。图26示出了来自引导至分隔成两个子接收器的接收器的二次集中器的集中太阳辐射的示例。多个附图中的相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施例方式太阳能集中器系统包括用于收集太阳辐射、集中并吸收集中的太阳能的设备。如图IB中所示，穿过太阳能集中器系统的能量流的示例包括太阳能来源(例如，太阳)1，其提供直接的太阳照射2 ；(锯齿状外形的)一次集中器3 ;从一次集中器3引导的一次集中的太阳辐射4 ;二次集中器5 ;从二次集中器5引导的二次集中的太阳辐射6 ;以及二次集中的太阳辐射6的接收器7。构造成接收直接的太阳辐射的太阳能收集场可设计成在提供对于太阳能的高效集中的同时将建造和维护成本减至最小。在某些实施方式中，该收集场设置在平的水平面上并呈矩形。该收集场定向成使得设置有太阳能接收器的两个相对侧面定位在例如该场的东侧和西侧上。处于太阳日的初始部分中的太阳辐射将被集中于东侧太阳能接收器，而处于太阳日的较晚部分中的太阳辐射将被集中于西侧太阳能接收器。太阳能接收器呈矩形， 且中线处于固定高度H处。在一些实施方式中，两个相对侧面大致设置在该场的东侧和西侧上。在其它实施方式中，两个相对侧面大致设置在该场的北侧和南侧上。在某些实施方式中，在太阳能接收器侧面中的每一个上具有恰好一个太阳能接收器。在其它实施方式中， 在太阳能接收器侧面中的每一个上具有约两个至约九个、优选地为三个至七个、更为优选地为五个太阳能接收器。在某些实施方式中，太阳能收集场是水平的并且由一排一次集中器组成。每个一次集中器均呈矩形。每个一次集中器均将提供对于直接太阳辐射的初始集中的光学表面作为其上表面。每个一次集中器的表面呈锯齿状外形，并具有沿南北方向行进的槽。在其它实施方式中，槽沿东西方向行进。在某些实施方式中，一次集中器的光学表面包括一系列细长形的凸起形式。由一次集中器提供并且在该一次集中器上方引导的对于太阳辐射的初始集中将被称之为一次集中的太阳辐射。在一些方案中，每个一次集中器的光学表面是纯反射的。在其它实施方式中，一次集中器是反射而且折射的。在某些实施方式中，一次集中器是固定的。当一次集中器是固定的时，该一次集中的太阳辐射在太阳移过天空时沿西东方向在一次集中器的上方移动。在某些实施方式中，一次集中的太阳辐射沿东西方向在一次集中器的上方移动。一次集中器设计在一些方案中，一次集中器在其光学表面上具有锯齿状外形，该光学表面由一系列呈凹状的并且沿南北方向线性地延伸的细长形条带状小平面组成。在一些实施方式中， 光学表面沿东西方向线性地延伸。在替代实施方式中，该一系列细长形条带状小平面是平的。在一些方案中，一次集中器是双向的。在其它实施方式中，一次集中器是单向的。如图 2A中所示，单向一次集中器3a的条带部都朝向东或都朝向西定向。双向一次集中器3b的如图2B中所示的光学表面在其光学表面上具有从西到东延伸的一系列条带。这些条带例如在朝向东定向的西端开始，并且随后继之以(前进至东侧)朝向西定性的另一系列条带。 双向一次集中器3b的顶面具有第一部分150a和第二部分150b，该第一部分150a包括双向一次集中器3b的大致西侧一半，而第二部分150b包括双向一次集中器3b的大致东侧一半。第一部分和第二部分150朝向双向一次集中器3b的中央大致向下倾斜。在其它实施方式中，第一部分和第二部150朝向双向一次集中器3b的第一边缘和第二边缘大致向下倾斜，其中，该第一边缘和该第二边缘位于双向一次集中器3b的相对侧上。在替代实施方式中，每个一次集中器的光学表面在截面中是抛物线状的。在一些实施方式中，一次集中器是略微倾斜的，使得可将一次集中器的槽用作溢流系统。例如，在下大雨的情况下，可使得来自一次集中器的槽的溢流流到另外的排水系统中。图3示出了示例性的太阳能收集场9，该太阳能收集场9由一批双向一次集中器 3b组成。该太阳能收集场9包括处于大致水平的阵列中的多个双向一次集中器3b。位于同一列中的双向一次集中器3b各自具有相同的布局，使得每个双向一次集中器3b中的第一部分和第二部分沿穿过处于同一列中的所有双向一次集中器3b的纵向轴线朝向该双向一次集中器3b的中央大致向下倾斜。在一些方案中，该纵向轴线沿大致南北轴线延伸。在其它实施方式中，该纵向轴线沿大致东西轴线延伸。在某些实施方式中，太阳能收集场9包括第一半部和第二半部。每个半部包括多个沿同一方向大致倾斜的双向一次集中器3b。例如，第一半部可定位在太阳能收集场9的西侧上并朝向太阳能收集场9的西部纵向边缘具有向下的斜度，而第二半部可定位在太阳能收集场9的东侧并朝向太阳能收集场9的东部纵向边缘具有向下的斜度。在其它实施方式中，第一半部和第二半部朝向太阳能收集场9的中央大致向下倾斜。在一些实施方式中， 第一半部定位在太阳能收集场9的北侧上,而第二半部定位在太阳能收集场9的南侧上。由于诸如单向一次集中器3a和双向一次集中器3b之类的每个一次集中器的功能是收集并初始地集中来自太阳的直接太阳辐射，因此，一次集中器包括了太阳能集中器系统的大多数的材料体积。在一些实施方式中，根据场地的地面轮廓，可能需要最低限度地为底面铺设砾石以确保地面是足够平整的。每个一次集中器可由一个或更多个低成本的结构块构造而成。结构块可由混凝土构成。在另一示例中，结构块可由塑料制成。在一些实施方式中，这些块由金属材料制成。在其它实施方式中，这些块由木材或木质复合材料制成。在某些实施方式中，用以产生块的材料在光学上是透明的。在其它实施方式中，结构块由植物产品制成而不是由木材制成。这些块可利用模具在场外执行或就地铸成。每个模具例如产生一个块。在其它实施方式中，单个模具一次性产生多个块。在某些实施方式中，块在制造厂处场外形成并被运送至太阳能场。在某些实施方式中，可在这些块的内部铸造一张金属丝网以添加结构支承件。在每个一次集中器的上表面上，例如可为一层或更多层诸如塑料之类的材料，这有助于限定光学表面的形状，使上表面光滑，并且还提供了免受风化作用的影响的覆层保护。在一些方案中，一次集中器的最上层的表面上附有高反射的金属膜。光学表面的光谱反射率是入射辐射直接反射的且未在一些其它方向上被吸收或扩散的百分比。 设计成用于太阳能集中应用的镜膜通常被设计成是廉价的、耐用的并具有高反射率；例如， 密西西比州的皮卡尤恩(Picayune)市的ReflecTech公司生产一种镜膜,该镜膜的光谱反射率为94%，并且已经被证明在不存在严重损坏的情况下可在科罗拉多州中的外部环境中使用十年以上。图4A示出了一次集中器中的一个的示例性结构，该一次集中器由诸如混凝土或塑料之类的结构材料10、带有槽的锯齿状表面图案结构11和外部反射膜14构造而成，其中，该带有槽的锯齿状表面图案结构覆盖有诸如ABS之类的覆层12，该覆层12附接于用于该一次集中器的结构材料。便携的、低成本的一次集中器的如图4B中所示的替代实施方式包括带有折射元件和反射元件的每个一次集中器的光学表面。每个一次集中器的光学元件例如包括折射光学片15，该折射光学片15带有锯齿状表面图案结构并且带有反射垫片16。每个一次集中器的光学表面可被设计成用于形成线性集中器，以使得对于任何给定的太阳位置，集中太阳能辐射(大致)聚焦到单个线段中，例如二次集中器的焦线中。在某些实施方式中，每个一次集中器的光学器件被设计成使得该焦线总是水平的、朝向南北定向，并且在整个一天当中肯定在平面(该一次集中器的焦平面)中移动。在其它实施方式中，该焦线具有东西定向。在一些方案中，南北走向的每排一次集中器具有共面的焦平面。东西走向的每排一次集中器例如可构造成在南北方向上没有斜度(这位是由于焦线是水平的并且沿南北方向延伸)。延长焦线例如为使得用于单个一次集中器的焦线段遍及该收集场内南北延伸的线。在白天，一次集中器的延长焦线从西移位到东。图5A(在2D截面中)和图5B(在3D 中)示出了由双向一次集中器3b将一次集中的太阳辐射4集中到其焦线20中，并且示出了延长焦线21。如果例如所有的一次集中器的焦平面是共面并且水平的，位于该平面上方的固定高度处，则所有的一次集中器的焦线在一天中的任何时刻均将仅保持在一次集中器上方的该固定距离处。在替代实施方式中，东西走向的每排一次集中器各具有焦平面，这些焦平面带有不同的略微偏离水平的斜度。其原因在于，东西走向的每排二次集中器可经由高度不同且沿东西方向倾斜的东西走向的线缆悬挂，从而要求将沿东西走向的一排一次集中器中的每个设计成具有不同的光学表面，使得一次集中器的焦平面的东西走向的倾斜角度与位于它们上方的支承线缆的平均(例如，在一次集中器的整个东西走向宽度上取平均)局部倾斜角大致相同。图5C(在2D截面)和图(在3D中)提供了沿东西方向的一系列双向一次集中器3b的一系列示例性的焦平面22 (这些焦平面22改变其东西走向的斜度，但在南北方向上没有斜度)。图5E (在2D截面中)示出了将二次集中器5定位成使得该二次集中器5的接收器引导的焦线60与双向一次集中器3b的焦线20重合。图5F(在3D中)示出了将二次集中器5定位成使得该二次集中器5的接收器引导的焦线42与一次集中器的焦线20重合。—次集中器可设计成通过利用反射膜和混凝土基部结构而具有高光学效率和低成本。一次集中器的用于暴露于直接太阳辐射的太阳能效率(该太阳能效率在这里由该一次集中器的光谱反射率决定)例如从约85%变化到约99%，优选地从90%变化到97%，更为优选地从92%变化到96%。在一些实施方式中，一次集中器的光谱反射率为约94%。一次集中器的最为暴露的部分是镜膜，已经证明该镜膜的预期户外寿命超过十年；因此，一次集中器可被期望持续使用至少这段时期而无需严重维修，并且这些维修将主要限制于仅更换或维修反射膜。二次集中器可与每个一次集中器相关联。在一些方案中，每个二次集中器可沿南北走向定向成平行于其对应的一次集中器的槽的轴线。在一些实施方式中，一次集中器的焦线沿东到西的方向移动。随着太阳在白天期间移动，由每个一次集中器集中的太阳辐射的焦线的当前位置沿西到东的方向平移。每个二次集中器的功能是将由一次集中器集中的太阳辐射引导至接收器。图6A至图6C示出了来自太阳I的直接太阳辐射2的光学路径的示例，以及双向一次集中器3b和二次集中器5是如何将直接太阳辐射2集中于接收器7并将直接太阳辐射2重新引导至接收器7的。图6A示出了与一个二次集中器5相关联的一个双向一次集中器3b。太阳I朝向双向一次集中器3b引导太阳福射2,在该双向一次集中器3b处，将一次集中太阳辐射4朝向二次集中器5反射。二次集中器5将一次集中的太阳辐射4作为二次集中的太阳辐射6引导至接收器7。图6B示出了一系列的双向一次集中器 3b，这些双向一次集中器3b均将一次集中的太阳辐射4朝向相应的相关联的二次集中器5 引导。二次集中器5又将直接二次集中的太阳辐射6引导至单个接收器7。在替代构型中，如图6C中所示，接收器7接收来自上方的直接二次集中的太阳辐射6。如在该示例中所示，接收器7的吸收区域可定位于位于地面上方、比二次集中器5的高度低的高度处，使得引导至接收器7的二次集中的太阳辐射6在接收器7的上方以一定角度入射。为了确保将来自每个二次集中器5的二次集中的太阳辐射6向下引导至接收器 7而不受其它二次集中器5的干扰，接收器7可定位得足够高，并且相邻的二次集中器5可定位得足够高并且沿东西方向间隔开。在一个实施方式中，二次集中器的光学表面是抛光铝，带有多层介电膜保护层 (该介电材料包括一氧化硅或氟化镁)，这些介电膜保护层用于保护光学表面。在某些实施方式中，二次集中器具有两个光学表面，这两个光学表面中的每一个相当于线性光学集中器，并且这两个光学表面中的每一个具有反射元件。在一些实施方式中，每个二次集中器具有一个光学表面。在替代实施方式中，光学表面具有反射元件和折射元件。在一些实施方式中，这些光学表面是纯反射的并且在截面中是凹状的。在其它实施方式中，光学表面在截面中是抛物线状的。带有一个光学表面的二次集中器可被称之为单二次集中器；而带有两个光学表面 (一个将面向东，另一个将面向西)的二次集中器可被称之为双二次集中器。二次集中器的光学表面可在二次集中器的光学表面将(从一次集中器入射的)一次太阳辐射以该一次太阳辐射来自的相同的大致东向或西向引导返回的情况下被描述成是操作性地反射的；就是说，在光学表面大致面向东的情况下，操作性地反射的二次集中器将来自东方的辐射引导返回至东方，并且在光学表面大致面向西的情况下，操作性地反射的二次集中器将来自西方的辐射引导返回至西方。否则，光学表面可被描述成是操作性地折射的，其中，当在光学表面大致面向东时，操作性地折射的二次集中器将来自东方的辐射引导至西方，并当光学表面大致面向西时，操作性地折射的二次集中器将来自西方的辐射引导至东方。注意，该术语仅涉及光学元件的效果；实际的光学元件在每个情况下都可将反射部件与折射部件相结合。在一些实施方式中，二次集中器具有用于提供竖向标高的设备(例如，升降式二次集中器)。在某些实施方式中，二次集中器具有用于旋转的设备(例如，旋转的二次集中器)。如上所述,每个二次集中器可与一次集中器中的一个相关联并悬挂在其上方。在某些实施方式中，该悬挂利用由支承结构支承的拉伸结构来实施。拉伸结构例如包括承载张力而没有实质上的压力或柔性的元件。在一个示例中，线缆系统可用作拉伸结构，而支承杆用作支承结构。在一些方案中，支承结构包括一个或更多个压缩的、柔性的，或拉伸子结构的组合。在一些实施方式中，支承杆和线缆系统包括追踪设备(将随后对其进行说明)。 在其它实施方式中，将二次集中器从拉伸结构上悬下。在一个示例中，存在与东西走向的每排一次集中器相关联的支承线缆。这些支承线缆可平行于东西走向的轴线且垂直于一次集中器中的槽延伸。在这种情况下，支承杆可实施为竖向结构元件，其目的是用来悬挂支承线缆。支承杆可沿太阳能收集场的东向边缘和西向边缘成排设置。每个支承杆可与东西走向的一排或多排一次集中器相关联并且可支承与这些一次集中器相关联的支承线缆。在一些方案中，用于将支承杆固定到地面中的设备可包括另外的侧部线缆以提供支承。二次集中器可通过诸如滚子之类的装置从这些支承线缆上悬下，其中，这些装置使二次集中器能够沿东西向轴线自由移动。在其它实施方式中，存在用于每排一次集中器的两个至六个、优选地为两个至四个支承杆。二次集中器设计图7A示出了非升降式的、非旋转式的、双操作性地反射的二次集中器154的示例， 该二次集中器154在本文中被称之为类型I 二次集中器，其由支承线缆30悬挂。该类型I 二次集中器154可在每侧上以既不允许旋转又不允许升降的方式附接于支承线缆30。在一些方案中，悬挂设备还可包括用于沿与二次集中器154的纵向轴线(例如，南北向)正交 (例如，从西到东)的方向平移追踪的设备。在下述替代实施方式中存在另外四种类型的二次集中器。类型I 二次集中器154可包括两个凹状的槽形反射光学表面38和39。在其它实施方式中，类型I 二次集中器154的光学表面38和39具有平面。类型I 二次集中器154 例如包括面向东的光学表面38和面向西的光学表面39。在所示实施方式中，用于类型I 二次集中器154的支承系统包括固定的支承线缆30 ;附接于支承线缆30的滚轮附接件31 ； 直接附接于类型I 二次集中器154的端部的板32 (例如，盘)；以及平追踪线缆33，该平移追踪线缆33用来实现类型I 二次集中器154的在白天期间的西到东平移追踪方向。组件 35阻止(例如，通过滚轮附接件31)附接于支承线缆30和类型I 二次集中器154的板32 的旋转和竖向升降。如图7B至图7D中所示，示出了二次集中器的三种替代实施方式升降式、非旋转式的双操作性地反射的二次集中器，其在本文中被称之为类型2 二次集中器；旋转式、非升降式的双操作性地反射的二次集中器，其在本文中被称之为类型3 二次集中器；以及旋转式、非升降式的单操作性地反射的二次集中器，其在本文中被称之为类型4 二次集中器。图7B提供了类型2 二次集中器156及其支承系统(例如，与关于图7A中所述的那些相似的支承线缆30、滚轮附接件31、板32、和平移追踪线缆33)的示例，该类型2 二次集中器156带有两个凹状的槽形反射光学表面38和39。滚轮附接件31附接有组件36。组件36例如具有用于从板32伸出的销钉的竖向移动的切口。因此，组件36可允许类型2 二次集中器156的自由竖向升降(但不允许旋转)。图7C提供了类型3 二次集中器158及其支承系统(例如，与关于图7A所述的那些相似的支承线缆30、滚轮附接件31、板32、和平移追踪线缆33)的示例，该类型3 二次集中器158带有两个凹状的槽形反射光学表面38和39。附接于滚轮附接件31的组件37具有可自由旋转的旋钮，该旋钮可允许类型3 二次集中器158的旋转(但不允许竖向升降)。图7D提供了类型4 二次集中器160及其支承系统(例如，与关于图7A所述的那些相似的支承线缆30、滚轮附接件31、板32、和平移追踪线缆33以及与关于图7C所述的组件37)的示例，该类型4 二次集中器160带有一个凹状的槽形反射光学表面38。图7E-7J示出了用于双二次集中器和单二次集中器的光学表面一多个设计，例如，与关于图7A-7D所述的那些二次集中器。光学表面例如可为锯齿状轮廓的并且是操作性地反射的。图7E-7F例如示出了用于双二次集中器的光学表面的设计。图7E (在2D截面中) 提供了诸如分别在图7A、7B和7C中所示的类型I 二次集中器154、类型2 二次集中器156、 或类型3 二次集中器158之类的用于双操作性地反射的二次集中器的光学表面38、39的实施方式的插图。两个光学表面38、39中的每一个均呈锯齿状轮廓并且形成“V”形的总体形状。图7F(在2D截面中)提供了诸如分别在图7A、7B和7C中所示的类型I 二次集中器 154、类型2 二次集中器156、或类型3 二次集中器158之类的用于双操作性地反射的二次集中器的光学表面38、39的替代性实施方式的插图。两个光学表面38、39中的每一个均呈锯齿状轮廓并形成“T”形的总体形状。图7E-7F中所示的锯齿状设计的单个齿的数量、尺寸和位移可根据方案而改变。 尽管如在每个实施方式中分别示出的第一光学表面38和第二光学表面39的锯齿状设计看起来似乎大致相同，但在其它方案中，第一光学表面38可包括与第二光学表面39的锯齿状设计不同的锯齿状设计。图7G-7J示出了用于诸如关于图7D所述的类型4 二次集中器之类的单二次集中器的光学表面的设计。图7G例如(在2D截面中)提供了用于单操作性地反射的二次集中器的光学表面38的实施方式的插图，该光学表面呈锯齿状轮廓并且形成倒“L”形的总体形状。图7H(在2D截面中)提供了用于单二次集中器的操作性地反射的光学表面的实施方式的插图，该光学表面38呈锯齿状轮廓并且与竖向成一定角度。光学表面38例如具有反射的正面。图71提供了用于单二次集中器的操作性地反射的光学表面的替代设计，该光学表面38具有锯齿状的轮廓造型并且与竖向成一定角度，这与图7H中所示的设计相似。 然而，图71的设计具有折射的内部15和反射的背面16。二次集中器的光学表面的替代实施方式仅利用纯折射的光学表面，由此它是操作性地反射的。在某些实施方式中，二次集中器的光学表面设计成对于大致面向东的表面而言是操作性地折射的。例如，该操作性地折射的面向东的表面可将辐射从东向西引导。反之，如果该操作性地折射的光学表面大致面向西，则光学表面可将辐射从西向东引导。如图7J中 (在2D截面中)所示，单二次集中器(例如，包括折射的内部15)的纯折射的光学表面38 具有锯齿状的轮廓造型并且与竖向成一定角度。尽管关于单二次集中器进行了描述，但在一些实施方式中，关于图71和图7J所述的光学表面选择方案可实施在双二次集中器的光学表面上。图7K示出了二次集中器162，该二次集中器162带有两个凹状的槽形反射光学表面38和39，每端具有附接于一个支承线缆30的两个滚轮附接件31。二次集中器162也包括与关于图7A所述的那些相似的板32和平移追踪线缆33。图7L示出了二次集中器164，该二次集中器164带有两个凹状的槽形反射光学表面38和39，并且每端具有附接于两个支承线缆30的四个滚轮附接件31。例如，两个上滚轮附接件31可附接于上支承线缆30，而两个下滚轮附接件31可附接于下支承线缆30。在一些实施方式中，二次集中器利用散热器系统，线性散热片附着于其背侧上以防止该二次集中器过热。在某些实施方式中，二次集中器的反射光学表面利用抛光铝，该抛光铝具有在远IR (例如，3000-10000纳米)和UV (例如，200-400纳米)频率范围中的任何金属的最高已知反射率中的一种。在替代实施方式中，二次集中器的反射光学表面根据待集中的太阳能集中辐射的目标频率范围来利用不同的覆层。对于近红外(IR)频率范围(例如，700-3000 纳米)中的太阳能集中应用，可利用由铝、银、金、和/或铜构成的一个或更多个金属膜的组合，任选地带有保护覆层。对于在VIS (可见)范围(例如，400-700纳米)中的应用，一些实施方式利用铝、银、和/或锡，或其组合，任选地带有保护覆层。该保护覆层例如可由多层诸如三氧化二硅(Si2O3)、SiO和/或MgF3之类的介电膜构成。二次集中器部署在某些实施方式中，支承线缆保持成拉紧的使得支承线缆看上去在固定高度处是基本上水平的。这意味着连接于支承线缆的所有一次集中器的焦平面可在平面上方的固定高度处保持成基本上是共面的且是水平的，因而所有一次集中器的焦线在一天的所有时刻中均保持成处于一次集中器上方的基本上固定的距离处。图8A示出了东西走向的一排类型I 二次集中器154的示例，该类型I 二次集中器154由看上去水平的支承线缆30悬挂， 并通过滚轮附接件31附接以允许协作的西向东的平移追踪。在一些实施方式中，支承线缆不是完全水平的。即使是最强的线缆也将由于重力而略微下垂；特别地，已知的是，在存在重力的情况下，具有相同厚度的线缆下垂以形成悬链线，该悬链线的曲率和斜率例如可取决于支承线缆的结构特性和施加于支承线缆的力。 该重力引起的悬链曲率会是相当大的，足以影响光学设计。将支承线缆拉得非常紧以避免对光学设计的这种影响会是不可行或不合算的。图8B示出了东西走向的一排类型I 二次集中器154，该类型I 二次集中器154由略微下垂以形成悬链线的支承线缆30悬挂。此外，支承杆和/或稳定线会影响支承线缆的曲率和高度。图SC示出了东西走向的一排类型I 二次集中器154的示例，该类型I 二次集中器154通过滚轮附接件31由支承线缆30悬挂，并且支承线缆30上的额外的附接旁线41用于减少支承线缆由于平移风力产生的位移。在一些方案中，旁线41具有使支承线缆相对于水平略微竖向移位的副作用。 此外，支承杆和/或稳定线可任选地提供用于有意引起高度沿着这些东西走向的支承线缆 30的长度的变化的装置，以便能够改变将集中太阳辐射在由西向东追踪期间从二次集中器 154引导至接收器的方向角。这又会影响一次集中器的光学表面的设计，该一次集中器可沿东西轴线倾斜以确保其焦平面的斜度与支承线缆的位于其上方的部段的斜度相一致。在一些实施方式中，改变东西走向的支承线缆的曲率和高度(例如，经由支承杆和/或稳定线)通过引起高度沿着这些东西走向的支承线缆的长度的变化(例如，支承线缆的高度在收集场的极东侧和极西侧上是较低的)提供了取决于东西位置X的竖向追踪变化。这可例如用于改变将集中太阳辐射在东西走向的追踪期间从二次集中器引导至接收器的角度。下面关于图17B-17E提供示例。支承线缆的高度变化会影响一次集中器的光学表面的设计，该一次集中器提供了其焦平面的东西斜度，其焦平面的该东西斜度与其支承线缆的东西斜度大致相同。在一些实施方式中，南北走向的一排二次集中器可沿其纵向轴线接合以允许协作的平移追踪。在一些实施方式中，一排二次集中器可沿其纵向轴线接合以允许协作的旋转追踪。在其它实施方式中，一排二次集中器可沿其纵向轴线接合以允许协作的平移追踪和旋转追踪。在某些实施方式中，由线缆以既不允许旋转移动又不允许升降移动的方式悬挂的连结的南北走向的一排二次集中器可沿其纵向轴线连结以允许协作的东西走向的平移追踪。在一些实施方式中，由水平线缆悬挂的连结的南北走向的一排类型2 二次集中器可以允许升降但不允许旋转的方式附接并且沿其纵向轴线连结以允许协作的追踪。在其它实施方式中，由水平线缆悬挂的连结的南北走向的一排类型I二次集中器可以允许旋转但不允许升降的方式附接并且沿其纵向轴线连结以允许协作的追踪。图9示出了带有相关联的二次集中器的双向一次集中器的太阳能收集场。如所示，二次集中器经由支承线缆30和支承杆受到支承。笼统地，这批二次集中器根据太阳能收集场的几何形状而定位，使得它们可将集中太阳辐射引导至一个或更多个接收器而不会彼此干扰。如图10中所示，对于第一二次集中器的光学表面38a的给定东西位置X，Ψ = Ψ (x)为在不存在干扰的情况下可将集中太阳辐射沿东西方向从二次集中器引导至接收器的竖向中线的偏离水平的竖向角度50。观察到第一二次集中器与在东西方向上邻近的二次集中器之间的距离(如由第二光学表面38b 所示)为w，其中，w是每个一次集中器的东西走向的宽度51。V为每个二次集中器的最大竖向尺寸52。tan(V (x))由v/w标定下限，由此Ψ (x)由arctan(v/w)标定下限。一次集中器集中进入二次集中器的一次集中的太阳辐射相当大的倍数，例如10 至30、优选地为15至25倍。因此，二次集中器的光学设计可考虑光学强度的对应增量。 特别地，二次集中器的光学表面可设计成能够维持高热通量。每个二次集中器的光学表面可由高度反射的金属片构成。二次集中器的光学表面例如可由铝制成，该铝的高熔点为660. 32°C，是相对廉价的，具有相对低的密度(2. 70g/cm3)，并可抛光至光谱反射率为约 75-99%、优选地为85-97%、更优选地为90_95%。在某些实施方式中，二次集中器的光谱反射率为约90%。二次集中器的光学表面的保护覆层可包括多层介电膜保护层。二次集中器设计中的天气恢复力图11A-11D和图12A-12D示出了为了天气恢复力而改变的二次集中器的多个实施方式。如所示的二次集中器例如可为典型使用而打开或为保护其免受恶劣天气状况的影响而关闭。图IlA(打开位置)和图IlB(关闭位置)(在2D截面中)示出了单二次集中器的替代实施方式，该单二次集中器带有装配有枢轴53的单个凹状的槽形光学表面38，使单二次集中器能够被折叠到保护性的抓斗位置中。在其它实施方式中，两个或更多个枢轴53可沿光学表面38定位。图IlC(打开位置)和图IlD(关闭位置)(在2D截面中)示出了单二次集中器的替代实施方式，该单二次集中器带有能够利用枢轴53被折叠到保护位置中的一个光学表面38。光学表面38如所不是锯齿状轮廓的并相对于竖向成一定角度。在其它实施方式中，单二次集中器可装配有两个或更多个枢轴以使单二次集中器能够成倍地折叠到保护位置中。图12A(打开位置)和图12B(关闭位置)(在2D截面中)示出了双二次集中器的替代实施方式，该双二次集中器带有两个凹状的槽形光学表面39、39和枢轴53，从而使双二次集中器能够被折叠到保护性的抓斗位置中。在其它方案中，双二次集中器可包括两个或更多个枢轴53以使其能够成倍地折叠到保护位置中。图12C(打开位置)和图12D(关闭位置)(在2D截面中)示出了双二次集中器的替代实施方式，该双二次集中器带有锯齿状轮廓的并形成V形的两个光学表面38、39。该双二次集中器如所示装配有枢轴53以允许其能够被折叠到保护位置中。在其它方案中，双二次集中器可包括两个或更多个枢轴53以使其能够被成倍地折叠到保护位置中。在一些实施方式中，结构支承构件可附着于二次集中器的背侧以获得风中的稳定性。在替代实施方式中，太阳能集中系统包括用于保护其免受恶劣天气影响的设备，例如用于将二次集中器降低到地面上的保护位置的设备。二次集中器通常比一次集中器更为复杂，但二次集中器也通常比一次集中器小得多且轻得多(例如，由于一次集中器的太阳能的初始集中)。当分配给每个二次集中器服务的一次集中器的大得多的区域时，二次集中器通常是尺寸适度的。二次集中器的铝质光学表面的反射率可为约90%，从而将高太阳能效率给予二次集中器。在某些实施方式中，每个二次集中器具有一个或两个截面呈凹形的具有三维凹状的槽形反射光学表面。在替代实施方式中，二次集中器包括折射元件以及反射元件并且截面呈锯齿状。在其它实施方式中，二次集中器的截面呈抛物线状。这些光学表面中的每一个可用作线性集中器。就是说，光学表面可将平行入射的辐射聚集成线。二次集中器的光学表面的(接收器引导的)焦线例如为假象线，在该假象线处，从接收器发射的平行光线会被二次集中器的光学表面聚集。主要根据线性光学系统可逆性，这意味着将以任意角度离开二次集中器的(接收器引导的)焦线的辐射引导至接收器。在太阳日的任何给定时刻，二次集中器优选地定位成使得其(接收器引导的)焦线与相关联的一次集中器的焦线重合。二次集中器定位图13A(在2D截面中)和图13B (在3D中)一起示出了二次集中器5的示例性定位，使得二次集中器5的(接收器引导的)焦线与双向一次集中器3b的焦线重合。东西走向的支承线缆可以不是绝对水平的，使得悬挂在支承线缆上的东西走向的每排二次集中器均可以在位于一次集中器上方的高度方面发生改变。这会影响一次集中器的光学表面的设计。例如，如图13C中所示，双向一次集中器3b的焦平面可具有与位于其上方的支承线缆的局部斜度近似的东西走向的斜度，即使在双向集中器3b不具有南北走向的斜度的情况下亦是如此。在一些实施方式中，东西走向的支承线缆中的每一个在形状上是基本相同的。这会影响一次集中的光学表面的设计。在具体示例中，具有相同的东西走向位置的每对一次集中器将具有共面的焦平面，并且因此这些一次集中器可具有相同形状的光学表面。在某些实施方式中，双向一次集中器3b的焦线平行于双向一次集中器3b的表面的上部分，并沿南北走向延伸。考虑如下单个圆筒形的二次集中器该二次集中器以其(接收器引导的)焦线与双向一次集中器3b的焦线重合的方式从西向东追踪。延长焦线为在收集场的上方使焦线段南北延伸的线。在白天，双向一次集中器3b的延长焦线大致从西向东移动。图14A-C中的插图一起在2D截面中示出了双向一次集中器3b的延长焦线在白天的多种示例性位置。二次集中器的面向东的光学表面38在一天中的所有时刻中在时刻之前自主地集中一次集中的太阳辐射4，并且二次集中器的面向西的光学表面39在一天的所有时刻中在时刻1之前自主地集中一次集中的太阳辐射4。这使得二次集中器的一些光学表面38、 39能够在这两个(早和晚)时期期间接收并集中来自双向一次集中器3b的所有一次集中的太阳辐射4。te为二次集中器的面向东的光学表面39接收来自双向一次集中器3b的所有一次集中的太阳辐射时的最晚时刻。在开始时刻h与该时刻之间，来自双向一次集中器3b 的所有一次集中的太阳辐射4被集中至(并具有直接未受干扰的路径以通向)二次集中器的面向东的光学表面38。如图14A中所示，焦线在最早时刻te的位置61示出了当二次集中器的面向东的光学表面38接收来自双向一次集中器3b的所有一次集中的太阳辐射4时的时刻点。同样，tw为二次集中器的面向西的光学表面39接收来自双向一次集中器3b的所有一次集中的太阳辐射4时的最早时刻。在时刻tw与结束时刻t3之间，来自双向一次集中器3b的所有一次集中的太阳辐射4被集中至(并具有直接未受干扰的路径以通向)二次集中器的面向西的光学表面39。如图14B中所示，焦线在最早时刻tw的位置63示出了当二次集中器的面向西的光学表面39接收来自双向一次集中器3b的所有一次集中的太阳辐射4时的时刻点。tm = (te+tw)/2为从te到tw的时期的中间。图14C示出了(在2D截面中)二次集中器在时刻&、1和tw的位置的组合插图，其中，焦线在二次集中器的面向东的光学表面 38接收来自双向一次集中器3b的所有一次集中的太阳辐射4时的最晚时刻％处于位置 61，焦线在处于时刻&与tw中间的时刻tn处于位置62，而焦线在二次集中器的面向西的光学表面39接收来自双向一次集中器3b的所有一次集中的太阳辐射4的最早时刻tw处于位置63。图15A-1 在2D截面中示出了用于定位二次集中器中的一个的示例性日常方案。 每个附图中的视图仅示出了二次集中器的光学表面38，该二次集中器的光学表面38当前用于将来自双向一次集中器3b的一次太阳辐射引导至接收器7中的一个。这是有效光学表面。在每个附图中还示出了双向一次集中器3b和一次集中的太阳辐射4。图15A在2D截面中示出了当二次集中器的有效光学表面38面向东时的日常追踪的开始时刻注意，在&与1之间的时刻，将来自双向一次集中器3b的一次集中的太阳辐射4 中的一些从西向东引导，并且将其中一些从东向西引导。在一些实施方式中，在一天期间的某个时期，太阳能集中系统执行二次集中器的东西转换，其中，二次集中器的当前有效光学表面从大致面向东的光学表面转换至大致面向西的光学表面。在替代实施方式中，有效光学表面在两个相应的时期中可以是相同的但被重新定向。开始东西转换的时刻^为远位于开始时刻tQ之后且(恰好)在时刻tm之前的时刻；同样，结束东西转换的时刻〖2为(恰好) 位于乜之后并远处于结束时刻t3之前的时刻,所以tm = Ujt2)/2(例如,使t2 = 21^-t)。 图15B和图15C例如可看作为在2D截面中示出了东西转换。图15B示出了东西转换在二次集中器的有效光学表面38大致面向东并且二次集中器的延长焦线71刚好在双向一次集中器3b的中间上方的西部时的时刻h的开始。图15C在2D截面中示出了东西转换在二次集中器的有效光学表面39大致面向西并且二次集中器的延长焦线72刚好在双向一次集中器3b的中间上方的东部时的时刻t2的结束。图I 在2D截面中示出了日常追踪的在二次集中器的有效光学表面39面向西时的结束时刻t3。
二次集中器的追踪在时间进程中的日常方案在图15A (开始时刻tj、图15B (东西转换的开始时刻^、图15C (东西转换的结束时刻12)和图15D (当日时刻t3的结束)中所示的插图中给出。在太阳日结束之后，追踪运动可颠倒从而使二次集中器能够被重新定位至白天开始位置(例如，图15A中所示位置)。如果二次集中器在tw与te之间的时刻不能捕获一次集中太阳辐射4并将一次集中太阳辐射4进一步引导至接收器7，则将会存在来自双向一次集中器3b的集中太阳辐射的一些泄露损失，但在1之间且在之后不会存在这种损失。在某些实施方式中，太阳能集中系统通过将一次集中器焦线的高度与双向一次集中器3b的东西走向宽度的比率最大化而将泄露损失减至最低程度。这例如可工作以在会存在泄露损失时将tw与之间的持续时间减至最小。在其它实施方式中，太阳能集中系统可工作以通过构建双向一次集中器 3b而将泄露损失减至最小，使得在太阳正午时，双向一次集中器3b的延长焦线尽可能远至双向一次集中器3b的中央的东侧或西侧。这意味着例如双向一次集中器3b的焦平面同样向东或向西倾斜，这也会使得在双向一次集中器3b的上方以相似的角度倾斜支承线缆成为必要(这是因为焦平面的东西走向的斜度和支承线缆的对应部分可能是相似的以使一次集中器的焦线和二次集中器的焦线能够重合)。这例如确保了 tw与之间的时间间隔能够移动远离太阳正午，该太阳正午是直接太阳辐射最强的时期。在某些实施方式中，集中系统包括一次集中器和二次集中器，并且追踪装置的几何形状可被概括如下(a)在任意给定时刻，南北走向的一排一次集中器具有单个延长焦线，并且在整个一天当中，该延长焦线从西向东移动。(b) 二次集中器的目前有效面基本上面向来自一次集中器的一次集中的辐射，并且(C) 二次集中器的目前有效面的(接收器引导的)焦平面与一次集中器的焦线基本上重合。在一些方案中，集中系统包括追踪系统、任选地包括控制系统以提供集中系统的诸如二次集中器和接收器之类的多种元件的定位，以提高太阳辐射在太阳日期间的收集效率。例如，追踪系统可定位并定向二次集中器以通过将每个二次集中器的有效光学表面排列成最为接近于每个相应的一次集中器的焦线，来提高由接收器进行的太阳辐射收集的效率。同样，在另一示例中，追踪系统可调节每个二次集中器的定位，以将由二次集中器反射的二次集中的辐射基本上瞄准中央接收器。在一些实施方式中，追踪系统包括控制系统，该控制系统确定调节标准和信号定位装置，例如马达和致动器，以精细调节多种系统元件的定位。在一些示例中，控制系统可发出控制信号以引起对于二次集中器、中央接收器、或诸如用于悬挂二次集中器的悬挂线缆之类的张紧结构的部件的定位进行的调节。该控制信号取决于用在具体系统中的马达和致动器的类型而可以是数字的或模拟的。在一些实施方式中，追踪系统包括带有内部时钟和一组预计算的马达控制参数的开环控制系统。例如，基于一览表，在整个太阳日中的特定时刻，该开环控制系统可实现太阳能集中器系统的一个或多个元件的重新定位。在一些方案中，参数表可包括基于该年的天数的变量。在一些方案中，从参数表获取的信息可用于基于系统设置来计算调节量。例如，可基于太阳能集中器系统的具体地理位置(例如，维度、经度、GPS坐标、高度等)改变定位调节。在其它实施方式中，追踪系统可与依赖于预先推导计算的(例如，基于天文等式) 以及外部的监控装置的闭环控制系统一起起作用。该外部监控装置例如可包括一个或更多个检测影响太阳能集中器系统的当前状况的传感器。在一些示例中，该外部监控装置可检测引导至中央接收器的太阳能的量(例如，利用一个或更多个太阳能传感器)、外部温度 (例如，如由设置在太阳能集中器系统上的一个或更多个温度计所测量)、风速和风向(例如，利用设置于太阳能集中器系统上的一个或更多个位置处的风速指示器)，或太阳辐射强度和太阳辐射方向(例如，如由设置在太阳能集中器系统上的一个或更多个方向感光器所确定)。在一些方案中，闭环控制系统包括与这些监控值中的一个或更多个相关联的数据一览表。例如，基于特定的风速方向，该闭环控制系统可以确定对于一个或更多个太阳能集中器的定位进行的调节会是可行的。在一些方案中，一旦获得这种确定，该控制系统就采用后处理来确定适当的控制信号以用于操纵系统元件(例如，致动器、马达等)。在替代实施方式中，追踪和控制系统可自主地监控由太阳能集中器系统的多种元件接收的太阳辐射。例如，基于太阳的测量到的位置和强度，追踪和控制系统可自动调节太阳能集中器系统的多种元件的定位以使集中的太阳辐射能的收集最优化。在一些方案中，追S示和控制系统定期地对太阳能集中器系统的个或更多个兀件进行调节。例如，可结合内部时钟来使用计时器以确定可调节太阳能集中器系统的元件的位置所依据的方案。在其它方案中，追踪和控制系统例如通过控制信号向适当的马达和致动器提供重新调节以定位和定向二次集中器，从而使太阳能集中器系统能够动态地补偿监控到的状况的变化，以使引导至中央接收器的太阳能最优化。在一些实施方式中，在闭环系统中，可由常规的闭环控制理论方法来提供反馈控制，该常规的闭环控制理论方法例如基于误差信号、测量到的输出、和所需输出的组合来确定太阳能集中器系统的动态控制。反馈控制理论方法的示例包括比例积分导数(PID)机构，该比例积分导数(PID)机构通过积分计算来确定输出；以及时域机构，该时域机理对状态空间中的问题建模并求解模拟物理系统的一阶微分方程。在一些实施方式中，一次集中器与二次集中器之间的关系可通过带有可能的一些形式的竖向或旋转运动的二次集中器的由西向东的平移追踪来获得，以在平移追踪期间提供对于接收器的竖向角度变化的补偿，以及用于前述东西转换的一些类型的机构。在某些实施方式中，南北走向的每排二次集中器的平移运动和旋转运动可以是基本上相同的，所以南北走向的每排二次集中器被连结在一起并在共用的轴线上移动。在不旋转二次集中器的情况下，追踪设备的一些实施方式仅提供平移追踪。东西走向的转换例如可仅通过从二次集中器的大致面向东的部分移动至大致面向西的另一部分来实现。在一些实施方式中，二次集中器设置成与接收器相距相当大的距离，所以二次集中器的短的日常平移运动不可能显著影响从二次集中器至每个接收器的方向角。太阳能集中领域的某些实施方式利用类型I 二次集中器，该类型I 二次集中器是非旋转、非升降式的双二次集中器。该双二次集中器例如具有两个反射光学表面，该两个反射光学表面设置成分别大致面向东和西。从一天的开始，直到东西走向的转换开始，可利用面向东的光学表面，并且在已经执行完东西走向的转换之后，可略微向西移动二次集中器 (例如，通过暂时提高由西向东平移追踪运动的速率)以将入射的一次集中的太阳辐射从东侧光学表面转换至西侧光学表面。追踪设备I:非旋转、非升降式的双二次集中器在一些实施方式中，二次集中器通过由西向东的平移运动来追踪，如图16A-16D 中所示。图16A示出了处于日常追踪的开始时刻h的追踪设备1，图16B示出了处于时刻 h的追踪设备1，图16C示出了处于时刻七2的追踪设备1，并且图16D示出了处于日常追踪的结束时刻t3的追踪设备I。在从h到h的时间间隔期间，如图16A和图16B所示，从西到东以固定速率平移地追踪双二次集中器，使得在该时期期间的所有时刻中，双二次集中器的东侧光学表面38设置成使得其(东侧)(接收器引导的)焦线70与双向一次集中器 3b的焦线基本上重合，使得东侧光学表面38进一步集中来自双向一次集中器3b的入射的一次集中的辐射4并将该辐射4引导至东侧接收器7。在从h到t2的东西转换时间间隔期间，如图16B和图16C所示，提高了从西到东的平移追踪运动的速率，以使得双二次集中器向西移动。该提高的速率被设定成使得在时刻t2时，双二次集中器的西侧光学表面39设置成使得其(西侧)(接收器引导的)焦线72与双向一次集中器3b的焦线重合。在从t2到 t3的时间间隔期间，如图16C和图16D所示，双二次集中器被再次以固定的速率从西到东平移地追踪，使得基本上在该时期期间的所有时刻中，双二次集中器的西侧光学表面39设置成使得其(西侧)(接收器引导的)焦线72与双向一次集中器3b的焦线重合，并且由此， 该双二次集中器进一步集中来自双向一次集中器3b的入射的一次集中的辐射4并将该辐射4引导至西侧接收器7。在太阳日结束之后，将该追踪运动颠倒成以使二次集中器能够被重新设置至白天开始位置(例如，如图16A中所示)。由温度和风的变化而造成的动态效应可导致二次集中器和它们的支承线缆和支承柱的竖向和旋转摆动以及沿着支承线缆的长度的横向运动。在一些实施方式中，为了补偿这些动态运动，存在用于实现可包括二次集中器追踪修正和线缆张力修正在内的多种修正的开环控制系统。每个修正例如可基于以下可观察量中的一个或更多个可观察量风量、 风向、温度、太阳强度和太阳角。在太阳日的某些时期(例如，早和晚)期间，二次集中器的轴外像差可加宽聚焦于该接收器的线，从而降低该系统的性能。在某些实施方式中，设置有用于减小二次集中器的轴外像差、包括使在位于一次集中器的上方的二次集中器的高度优化、以及使二次集中器的孔宽优化的装置。在某些实施方式中，设置了用于例如通过加宽吸收区域或通过水平面的范围外的运动来补偿二次集中器的轴外像差的装置。在某些实施方式中，将由一次集中器和二次集中器集中的太阳辐射引导至一个或更多个接收器。在某些实施方式中，存在收集集中的太阳辐射的两个接收器，一个位于收集场的东侧，一个位于收集场的西侧。在一些实施方式中，位于西侧的接收器主要在AM中(太阳正午之前)接收集中的太阳辐射，位于东侧的接收器主要在PM中(太阳正午之后)接收集中的太阳辐射。接收器的光学表面用作吸收区域，其吸收从二次集中器入射的集中的太阳辐射。 在某些实施方式中，每个接收器的吸收区域是矩形的，沿南北走向延伸。在一些实施方式中，接收器中的每个的吸收区域设置于位于地面上方的比二次集中器在地面上方的高度大的高度处，使得引导至接收器的集中的太阳辐射从接收器的下方以一定角度入射。为了确保将来自每个二次集中器的集中的太阳辐射向上引导至接收器中的一个而不会干扰其它二次集中器，在一些方案中，接收器设置得足够高并且连续的二次集中器在东西方向上是足够分离开的。接收器可包括用于运送和至少临时存储吸收到的太阳能的介质。在一些实施方式中，储能介质是体积大的储热器介质，诸如液体硫磺、熔盐(例如，硝酸钾熔盐，其为约60% 的硝酸钠和约40%的硝酸钾)、氟化盐、和/或矿物油(例如，多氯联苯VP-I合成油)。在替代实施方式中，储能介质包括相变存储介质(例如水与蒸汽之间的往来变化、或熔盐和固化盐)。每个接收器具有结构外壳。接收器的结构外壳用作支承和保护接收器的其它部分。在某些实施方式中，在接收器中的每个的吸收区域内设置有沿南北走向延伸的一批线性排列的接收器管。在接收器管中的每一个内，例如设置有包含用于储热的材料的金属管(例如，体积大的储热材料或相变储热材料)。在一些方案中，环绕内部金属管的是提供绝缘的真空间隙。在一些实施方式中，在每个接收器管的外部上的是带有辐射吸收率高和发射率低的抗反射、抗磨损覆层的硼硅玻璃管。该硼硅玻璃例如提供了与熔化金属相同的膨胀系数。该外部可使高比例的太阳辐射能够渗透至接收器的内部金属管并加热接收器内的传热材料。例如，诸如由新墨西哥(_州的阿尔伯克基(Albuquerque)市的SCHOTT 太阳公司(SCHOTT Solar)制造的SHOTT PTR 70接收器之类的当前接收器技术使得吸收率能够超过95%并且发射率能够小于10%。在一年当中，太阳的南北走向角从其昼夜平分点位置南北偏移例如在美国西南中约23. 5度。因此，集中在接收器上的太阳辐射的南北位置可在一年当中改变。在某些实施方式中，接收器是固定的，但其吸收区域在南北方向上是足够长的以包括在一年当中从其引导集中的太阳辐射的整个位置范围。这例如可确保接收器能够在一年当中收集集中的太阳辐射。在一些实施方式中，二次集中器仅具有一个光学表面，并且该二次集中器通过在一天中的一些时期对在基本上面向东到基本上面向西的定向中做出改变来实现东西走向的转换。在某些实施方式中，将所有集中的辐射朝向一个中央接收器引导。在替代实施方式中，用于在二次集中器的平移运动期间对于Ψ (从水平到接收器的竖向角度)的变化进行的补偿通过将Ψ计算为可将辐射不受干扰地从二次集中器引导至接收器的相对于水平的最小竖向角度。回想如就图10所述，Ψ被定义为二次集中器到接收器7的中线的相对于水平的竖向角度50。现在转而参照图17A，如果R为接收器91的位于二次集中器的光学表面38上方的高度，并且D为二次集中器的光学表面38与接收器7之间的水平距离92，则tan ( Ψ) = R/D,因此，Ψ = arctan(R/D)。观察到，Ψ对于南北走向的每排一次集中器而言是恒定的，但会沿着东西走向的每排一次集中器变化。特别地，Ψ随着二次集中器的光学表面38 距当前使用的接收器7的距离减小。在开始时刻V Ψ具有朝向东侧接收器7引导的集中的太阳辐射的初始相对较小的角度Ψ()。在时刻&，集中的太阳辐射以较高的角度V1被朝向东侧接收器7引导。在时刻t2，集中的太阳辐射以重置的角度Ψ2被朝向西侧接收器7引导。在结束时刻t3，太阳辐射以稍小的角度Ψ3被朝向西侧接收器7引导。进一步注意的是，角度Ψ是大致在太阳能收集场的中间中的南北走向的一排的最小角度。同样回想就图10所述，为了(从二次集中器至接收器引导的)集中的辐射的引导路径可避免受到其它二次集中器的干扰，角度Ψ应当大于arctan (v/w)，式中，V为二次集中器的宽度，而w为一次集中器的东西走向的宽度。这提供了角度Ψ可具有的值的最小绝对值。跟踪设备2 :双反射二次集中器的竖向跟踪在某些实施方式中，二次集中器的竖向平移可用于改变集中的辐射到接收器的引导，由此提供了一种用于在从西向东的平移追踪期间改变朝向接收器的角度Ψ的设备。图 17B-17E示出了一天之中的示例性的不同时刻，示出了双二次集中器的有效光学表面38、 39的竖向位置93，该竖向位置93用于补偿由于在向东的平移运动期间的角度Ψ的改变而引起的二次集中器的旋转。二次集中器的这些定期的竖向平移例如可用于提高其性能。如所示，在东西走向的转换之前，以渐增的斜度接收被朝向东侧接收器7引导的二次集中的太阳辐射6。相反，在东西走向的转换之后，以渐减的斜度接收被朝向西侧接收器7引导的二次集中的太阳辐射6。为了简便起见，附图仅示出了二次集中器的当前有效的光学表面 38、39，并且由此看上去似乎仅为单二次集中器，尽管相同的光学原理同样适用于双二次集中器的情况。图17B示出了在开始时刻&的第一位置，即初始略微升高的竖向位置93y(l，以确保将二次集中的太阳辐射6以初始相对小的角度50 Ψ0朝向左侧接收器7引导。图17C示出了在时刻h的第二位置，即进一步升高的竖向位置93yi，以确保将二次集中的太阳辐射6 以较高的角度50 Ψ!朝向东侧接收器7引导。由于二次集中器已向东移动成略微靠近东侧接收器7，因此，提高了竖向位置93y并增大了角度50 Ψ。图17D示出了在时刻t2的第三位置，即重置的升高的竖向位置93y2，以确保将二次集中的太阳辐射6以重置的角度50 V2 朝向西侧接收器7引导。竖向位置93y和角度50Ψ的重置例如由于东西走向的转换引起。 图17E示出在结束时刻t3的第四位置，即降低的竖向位置93y3，以确保将二次集中的太阳辐射6以减小的角度50 11/3朝向西侧接收器7引导。由于二次集中器已经移动略微进一步远离西侧接收器7，因此，降低了竖向位置93y并减小了角度50 Ψ。图17F提供了日常的水平和竖向追踪运动的概要综合，其中，将旋转的双二次集中器的在一天之内的位置综合到了一幅附图中。竖向位置93y在一天之内的值与角度50 Ψ在一天之内的值之间的准确关系例如部分取决于二次集中器的光学表面38、39的构型。在替代实施方式中，二次集中器将导向凸轮用于平移追踪。该凸轮系统例如可包括以多种半径设置的盘状或销状凸轮以控制附着于二次集中器的端部的圆盘的竖向或旋转运动。在一些实施方式中，用于南北走向的每排二次集中器的追踪是相同的。例如，当南北走向的一排二次集中器具有相同的追踪，可将二次集中器相联接，并且单凸轮系统可用于这种南北走向的每排二次集中器。其它替代实施方式包括多种用于追踪二次集中器的设备。与追踪设备I相同，追踪设备5和6仅利用东西走向的平移追踪。其它追踪设备2、3、4和7同样利用用于追踪的竖向升降或旋转运动。追踪设备2可将单个凸轮用作一种用于引起竖向平移的设备以在二次集中器的东西走向的平移运动期间补偿角度Ψ的变化。图17G示出了在追踪设备2中使用的类型2(升降、非旋转、双)二次集中器166的示例，其带有直接附接于二次集中器166的凸轮盘32 ;凸轮导向件112 ;和凸轮销111。凸轮导向件112起初略微向上倾斜。凸轮导向件112可突然改变其用于东西走向转换的高度， 这是由于其高度由于东西走向的转换而需要被重置于重置角度Ψ2。在东西走向转换的结束时，凸轮导向件112略微向下倾斜。凸轮销111在其初始位置中位于凸轮盘32上的大致左上位置处。由西向东的平移追踪随后迫使凸轮盘32(并因此二次集中器166)竖向升高。图17Η-17Κ示出了示例性的基于凸轮的追踪设备2，其示出了在一天之中的多种不同时刻的非旋转的双二次集中器166的平移追踪，还示出了接合的凸轮导向件112，从而导致了凸轮盘32和双二次集中器166的竖向平移。图17Η示出了处于日常追踪的开始时刻h的追踪设备2，接合的单个凸轮导向件 112的位置处于凸轮盘32上的左上位置。凸轮导向件112在该时期的略微向上的倾斜例如导致凸轮盘32缓慢地移动。这增大了角度Ψ以补偿二次集中器166朝向东侧接收器的向东运动。图171示出了处于时刻^的追踪设备2。回想东西走向的转换可引起角度Ψ的突然变化(以及因此竖向位置y的重置)，这是因为在东西走向的转换之前，将东侧接收器用于确定角度ψ。图17J示出了处于时刻&的追踪设备2。凸轮导向件112在该时期的略微向下的倾斜再次使凸轮盘32以相对慢的速率向上移动。这增大了角度Ψ以补偿二次集中器166 的远离西侧接收器的连续的向东运动。图17K示出了追踪设备2在东西走向转换之后的时刻h的位置。图17L提供了基于凸轮的旋转追踪设备2的日常运动的概要综合的插图，将接合的单个凸轮导向件112和双二次集中器166在一天之中的位置综合到一幅附图中。在太阳日结束之后，可颠倒基于凸轮的追踪运动以使二次集中器116和凸轮导向件112能够被重置于白天开始位置。在替代实施方式中，双二次集中器166的两个光学表面中的每一个被适当地成形和定向，使得竖向位置72与竖向位置73大致相当并因此在东西走向的转换期间无需竖向的升降变化。在替代实施方式中，用于协作的平移追踪的设备在一个或更多个马达的作用下沿东西走向的每排一次集中器设置。联接有齿轮系统的各个马达例如可用于竖向追踪和/或水平追踪。由于追踪需求对于南北走向的每排二次集中器而言是大致相同的，因此，这些可任选地被相联接，并且单个马达可用于南北走向的每排。追踪设备3和4 :旋转追踪追踪设备3和追踪设备4利用旋转追踪。图18A示出了用于限定二次集中器的逆时针旋转Θ ^的旋转角度90的示例旋转角度90 Θ可被认为是在来自二次集中器的面向东的光学表面38的反射中心的向东的光纤与法线之间的逆时针角度差。在旋转盘和平移盘上的点的笛卡尔坐标位置可利用如下等式来确定{x =V0+Rcos(0-0Q)，y = Rsin(0-0Q)}，式中，角度Θ。为开始角度位置，β为角位移，R为从点到该盘的中心的距离，而V为速率。这些等式可用于约束凸轮导向件的几何形状。凸轮盘连接于二次集中器，使得二次集中器与凸轮盘(或，任选地，两个或更多个凸轮盘)一起旋转。为了促动追踪设备3和4，图18Β-18Ε提供了在一天之中的不同时刻的示例性方案的插图，其中，双二次集中器的旋转角90 Θ可用于补偿二次集中器的所需旋转，由此补偿在向东的平移运动期间以及由于东西走向的转换而产生的角度Ψ的变化。所包括的是在东西走向的转换之前以渐增的角度50 Ψ朝向东侧接收器7引导的二次集中的太阳辐射 6的插图；以及在东西走向的转换之后以渐减的旋转角度90 Ψ朝向西侧接收器7引导的二次集中的太阳辐射6的插图。为了简便起见，附图仅示出了二次集中器的当前有效的光学表面38、39，并因而看起来仅为单二次集中器，尽管该原理对于双二次集中器的情况是相同的。图18Β示出了二次集中器的光学表面38在日常追踪的开始时刻、的相对小的旋转角度Θ Cl，以确保将二次集中的太阳辐射6以相对小的初始角度90 Ψ0朝向东侧接收器7 引导。图18C示出了用于二次集中器的光学表面38在恰好处于东西走向的转换开始的时刻h的增大的旋转角度Θ 17以确保将二次集中的太阳辐射6以增大的角度50 Ijr1朝向东侧接收器7引导。图18D示出了在东西走向转换结束的时刻t2的重置旋转角度θ2，以确保将二次集中的太阳辐射6以重置角度50 ￥2朝向西侧接收器7引导。图18Ε示出了在东西走向转换结束的时刻t3的减小的最终旋转角度Θ 3,以确保将二次集中的太阳辐射6以减小的最终角度50…朝向西侧接收器7引导。图18F提供了可用于改善双二次集中器的性能的示例性的日常逆时针旋转的概要综合插入，将旋转的双二次集中器在一天之中的位置综合到了一幅附图中。在一天之中进行观察直到东西走向转换的时刻，由于二次集中器正从东向西朝向东侧接收器7追踪，因此，角度50 Ψ和逆时针旋转角度Θ增大，并且由此旋转角度Qtl小于旋转角度Q1O回想东西走向的转换可导致角度50 Ψ的突然变化,这是由于在东西走向的转换之前，将东侧接收器7用于确定角度50 Ψ，而在东西走向的转换之后，将西侧接收器7 用于确定角度50Ψ。因此，旋转角度Θ也应当在东西走向的转换期间对应地重置，并且根据二次集中器的光学表面38、39的数量和构型，该东西走向的转换可引起旋转角度Θ的相当大的变化。观察在东西走向转换的时刻之后的一天期间，由于二次集中器从东向西追踪远离东侧接收器7，因此，角度50 Ψ以及逆时针旋转角度Θ需要减小，并且由此，旋转角度 θ3小于旋转角度θ2。旋转角度Θ在一天之中的值与角度50 Ψ在一天之中的值之间的关系取决于二次集中器的光学表面38、39的构型。追踪设备3 :双反射二次集中器的旋转追踪在一些实施方式中，追踪设备3利用用于引起旋转的单个凸轮来补偿在二次集中器的东西走向的平移运动期间的角度50 Ψ的变化。图19Α示出了在追踪设备3中使用的类型3 (旋转、非升降、双)二次集中器的示例，其带有直接附接于二次集中器168的凸轮盘32和利用凸轮销121的凸轮导向件122。凸轮导向件122起初略微向上倾斜，随后将突然向下改变其倾斜角度用于东西走向的转换， 并且此后略微向下倾斜。凸轮销121在其初始位置中位于凸轮盘32上的11ΑΜ(即，左上)位置处。由西向东的平移追踪随后迫使凸轮盘32(并因此二次集中器168)逆时针缓慢地旋转。为了使该凸轮系统适当地运行，该总旋转变化应当小于值n，并因此将双二次集中器168的两个光学表面38、39设计成使得Q2-QtlCn15由于θ2< Qtl，所以总旋转偏差在一天之中可受Θ 2_ θ ο限制。图19B-19F的插图示出了基于凸轮的旋转追踪设备3，示例性地示出了在非旋转双二次集中器168的平移追踪在一天之中的多个不同时刻并且示出了接合的凸轮导向件 122引起凸轮盘32和双二次集中器168的逆时针旋转。图19Β示出了处于日常追踪的开始时刻h的追踪设备3，在凸轮盘32上的左上位置处的接合的单个凸轮导向件122的位置导致了双二次集中器168的相对小的旋转角度 θ ο 凸轮导向件122在该时期略微向上的倾斜导致凸轮盘32沿相对缓慢的逆时针方向旋转。图19C示出了处于时刻^的追踪设备3，双二次集中器168的旋转角度Q1增大。 回想东西走向的转换可引起角度50 Ψ的突然变化,这是因为在东西走向的转换之前,角度 50 Ψ可利用东侧接收器的位置加以确定,并且在东西走向的转换之后,角度50 Ψ可利用西侧接收器的位置加以确定。因此，旋转角度Θ也应当对应地重置。图19D示出了处于时刻&(旋转角度Θ从时刻&开始的变化)的追踪设备3，其导致双二次集中器168的重置旋转角度Θ 2。凸轮导向件122在该时期的略微向上的倾斜再次导致凸轮盘32沿相对缓慢的逆时针方向旋转。图19E示出了处于时刻tl的最终位置，双二次集中器的最终旋转角度Θ 3减小。图19F提供了基于凸轮的旋转追踪设备3的日常运动的概要综合插图，将接合的单个凸轮导向件122在一天之中的位置和双二次集中器168在一天之中的位置综合到一幅附图中。在太阳日结束之后，可颠倒基于凸轮的追踪运动以使二次集中器168和凸轮导向件122能够被重新定位于白天开始位置。在一些实施方式中，双二次集中器168的两个光学表面38、39中的每一个被旋转适当的量，使得旋转角度θ2大致相当于旋转角度θ3，并因此无需在东西走向的转换期间引起旋转角度的变化。追踪设备4 :单反射二次集中器的旋转追踪在某些实施方式中，追踪设备4利用带有一个光学面39的类型4(旋转、非升降、 单个)二次集中器170。如图20A-20G中所示的二次集中器170包括凸轮销131和凸轮导向件132。图20Α提供了带有单个凸轮导向件132的单二次集中器170的细节。凸轮盘32 可直接附接于二次集中器170、凸轮销131和凸轮导向件132。凸轮导向件132初始略微向上倾斜，随后急剧地向上倾斜用于东西走向的转换，并且在东西走向的转换结束时再次略微向上倾斜。凸轮销131在其初始位置中位于凸轮盘32上的右上位置处。由西向东的平移追踪与凸轮导向件132 —起可用于迫使凸轮盘32 (并因此二次集中器170)在一天之中以多种速率逆时针旋转。图20B-20G示出了追踪设备4，接合的单个凸轮导向件132和二次集中器170的位置在一天之中在五个示例性的时刻处处于不同的旋转角度。图20Β示出了处于日常追踪的开始时刻h的初始位置，在凸轮盘32上的左上位置处的接合的单个凸轮导向件132引起单二次集中器170的相对小的旋转角度θ”凸轮盘32随后缓慢地逆时针旋转。图20C示出了接合的单个凸轮导向件132和单二次集中器170在时刻h在增大的旋转角度Q1处的位置。凸轮盘32随后相对快速地逆时针旋转用于东西走向的转换。图20D示出了处于时刻乜(在东西走向的转换中间)的位置，单二次集中器170的光学面38大致基本上面向上。图20E示出了处于时刻&的重置旋转角度02的位置。这一个凸轮旋转追踪设备 4具有有用的特性在东西走向的转换期间，太阳辐射继续被大致向上(而不是在任何时刻向下，否则，这会潜在地破坏该一次集中器)集中。凸轮盘32随后进一步缓慢地逆时针旋转。图20F示出了在日常追踪的结束时刻 t3的追踪设备4，接合的单个凸轮导向件132和单二次集中器170的处于增大的最终旋转角度θ3处的位置。图20G给出了追踪设备4的日常运动的概要综合插图，将接合的单个凸轮导向件 132和单二次集中器170在一天之中的五个不同时刻处的位置综合到一幅附图中。在太阳日结束之后，可颠倒基于凸轮的追踪运动以使得二次集中器170和凸轮导向件132能够重置于白天开始位置。追踪设备5- —对折射二次集中器的平移追踪在一些实施方式中，追踪设备I利用与每个一次集中器相关联的类型I (非旋转、 非升降、双、操作地反射的)二次集中器的从西向东的平移追踪。在某些实施方式中，如图21中所示，追踪设备5包括一对(分别称之为面向东折射的和面向西折射的)不同的、水平间隔开的折射二次集中器172a和172b。这些面向东折射的二次集中器172a和面向西折射的二次集中器172b例如与同一个一次集中器相关联。 它们可附接于相同的两个支承线缆30，并且每个附接成使得它们是非旋转的并且是非升降的。面向东折射的二次集中器172a可附接于东侧的支承线缆30，而面向西折射的二次集中器172b可附接于西侧的支承线缆30，带有足够的间隔，使得它们不干扰它们引导至接收器的折射辐射。这些折射二次集中器172a、172b中的每一个各自具有锯齿状轮廓的操作性地折射的光学表面38、39(例如，如就图7J所述)。面向东折射的二次集中器172a可从东到西向下倾斜，并且可设计成使得它将从一次集中器下方的东侧接收的一次集中的辐射引导至西侧接收器。面向西折射的二次集中器172b可从西到东向下倾斜，并可设计成使得它将从一次集中器下方的西侧接收的一次集中的辐射引导至东侧接收器。用于面向东折射的二次集中器172a的接收器引导的焦线例如是来自西侧接收器的辐射会聚集在那里的假想线。用于面向西折射的二次集中器172b的接收器引导的焦线例如是来自东部接收器的辐射会聚集在那里的假想线。追踪设备5可利用就关于图16A-D的追踪设备I所述的方案相似的日常从西向东的平移追踪的方案。面向东折射的二次集中器172a可在从日常追踪的开始时刻&到开始东西走向的转换的时刻h的时期期间提供有效的光学表面39。例如，面向东折射的二次集中器172a的接收器引导的焦线可与一次集中器的焦线大致重合，并且其集中的辐射可被引导至西侧接收器。东西走向的转换可由与针对追踪设备1(例如，参见图16A-B)详细描述的由西向东的平移追踪相似的快速的由西向东的平移追踪来实现。面向西折射的二次集中器172b可在完成东西走向转换的时刻t2到结束时刻t3期间提供有效的光学表面38。例如，面向西折射的二次集中器172b的接收器引导的焦线可与一次集中器的焦线大致重合， 并且其集中的辐射可被引导至东侧接收器。在日常追踪结束之后，将二次集中器的追踪颠倒，以将它们定位成用于第二天的开始时刻。追踪设备6 :仅带有一个接收器的折射和反射二次集中器的平移追踪在一些实施方式中，追踪设备6将所有集中的辐射引导至仅一个接收器。如图22 中所示，追踪设备6可包括一对不同的、水平间隔的二次集中器174，该二次集中器174分别被称之为面向东折射的二次集中器174a和面向西折射二次集中器174b。面向东的二次集中器174a和面向西的二次集中器174b可与同一个一次集中器相关联。在一些方案中，面向东折射的二次集中器174a和面向西折射的二次集中器174b均附接于相同的两个支承线缆30，并且每一个均可以非旋转且非升降的方式附接。面向东折射的二次集中器174a可附接于东侧的支承线缆30，而面向西折射的二次集中器174b可附接于西侧的支承线缆30，其间带有足够大的间隔，使得它们不会干扰其引导至接收器的折射辐射。面向东折射的二次集中器174a可将来自一次集中器下方的来自东侧的一次集中的辐射引导至东侧接收器。面向东折射的二次集中器174a的光学表面39在一些示例中可如图7H和71中所示被分别构造为凹状轮廓的面向东折射的光学表面或锯齿状轮廓且操作性地折射的光学表面。面向西折射的二次集中器174b的光学表面38例如可构造成与图7J 中所述的光学表面38相似。在一些方案中，面向西折射的二次集中器174b的光学表面38 从西到东向下倾斜并且设计成使得它将来自一次集中器下方的来自西侧的一次集中的辐射引导至东侧接收器。用于面向东折射的二次集中器174a的接收器引导的焦线例如为会将来自东侧接收器的辐射聚集到那里的假想线。用于面向西折射的二次集中器174b的接收器引导的焦线例如为会将来自东侧接收器聚集到那里的假想线。 在一些实施方式中，追踪设备6可与关于图16A-D所述的追踪设备I相似，利用日常从西向东平移追踪的方案。面向东折射的二次集中器174a例如可在从日常追踪的开始时刻h到开始东西走向转换的时刻tl的时期期间提供有效的光学表面39。例如，面向东折射的二次集中器174a的接收器引导的焦线可与一次集中器的焦线大致重合，并且其集中的辐射可被引导至东侧接收器。东西走向的转换可通过如就追踪设备1(例如，参见图 16B-C)所述的东西走向的转换相似的东西走向的平移追踪来实现。面向西折射的二次集中器174b可在完成东西走向转换的时刻t2到结束时刻t3期间提供有效的光学表面38。例如，面向西折射的二次集中器174b的接收器引导的焦线可与一次集中器的焦线重合，并且其集中的辐射可被引导至东侧接收器。在一些方案中，在日常追踪结束之后，可颠倒二次集中器174a、174b的追踪，以将二次集中器174a、174b定位成用于第二天的开始时刻。在其它实施方式中，与追踪设备6相似的追踪设备可设置有面向西折射的二次集中器和面向东折射的二次集中器。追踪设备7 :单折射二次集中器为旋转追踪在一些实施方式中，追踪设备7利用单折射二次集中器。追踪设备7包括与关于图7D所述的类型4 (例如，旋转、非升降、单、操作性地反射的)二次集中器相似的单反射二次集中器，除了单折射二次集中器的光学表面以外。追踪设备7具有呈锯齿状轮廓并且是操作性地折射的(例如，关于图7J所述)。在一些实施方式中，追踪设备7利用日常东西走向的平移追踪的方案和基于凸轮的旋转追踪，该基于凸轮的旋转追踪与关于图20B-20G所述的追踪设备4相似,除了相对的接收器可接收集中的太阳辐射以外。起初面向东的单反射二次集中器可在从日常追踪的开始时刻h到开始东西走向的转换的时刻^的时期期间提供有效的光学表面。例如，单折射二次集中器的接收器引导的焦线可与一次集中器的焦线大致重合，并且其集中的辐射可被引导至西侧接收器。东西走向的转换可通过如针对追踪设备4 (例如，参见图20C-E)详细所述的快速的基于凸轮的旋转追踪来执行。现在面向西的同一单反射二次集中器可在完成东西走向的转换的时刻t2到结束时刻t3期间提供有效的光学表面。例如，单反射二次集中器的接收器引导的焦线可与一次集中器的焦线大致重合，并且其集中的辐射可被引导至东侧接收器。在一些方案中，在日常追踪结束之后，可颠倒单反射二次集中器的追踪，以将它定位成用于第二天的开始时刻。在其它实施方式中，单个凸轮系统可包括第二内凸轮以允许在东西走向的转换期间更为快速的旋转。为了实现该功能，例如可添加另外的凸轮盘和凸轮导向件，凸轮销更为接近旋转轴线，在其它凸轮脱离接合的同时，在东西走向的转换期间接合另外的凸轮盘。回想集中在接收器上的太阳辐射的南北走向的位置在一年之中的变化。在一些实施方式中，如图23A中所示，每个接收器是固定的但二次集中器5进行略微偏离南北轴线的旋转回转(例如，参见关于二次集中器5的焦线42)以补偿太阳辐射的季节移位。例如，旋转回转可补偿集中的太阳辐射在一年之中的变化斜度，从而将二次集中的太阳辐射6引导至适当的固定的接收器。在一些实施方式中，如图23B中所示，接收器7在南北轴线上移动以通过南北轴线上的水平移动43在一年之中缓慢地追踪，以补偿集中的太阳辐射在一年之中的变化斜度。图23C示出了接收器7的示例，接收器7带有竖向叠置的一排水平排空的接收器管，该接收器管以线性的样式设置并用作集中的太阳辐射的吸收器。接收器7的吸收区域可设置成一排接收器管，每个接收器管的中心轴线沿南北水平地延伸。在另一实施方式中， 关于图23D所示，多个接收器管可设置成由偏移的竖向柱构成的之字形图样。在该布置中， 每个接收器管的中心轴线和最近的邻近的接收器管可竖向偏移固定的距离并且还沿东西方向偏移固定的距离。例如，如果接收器管具有外径d，则接收器管可设置成之字形的移位的竖向柱，由此，连续的接收器管的中心轴线竖向偏移并且还沿东西方向偏移VL由此每个相应的接收器管轴线之间的距离为2d。接收器管的该特别布置的效果首先是部分地遮蔽住不垂直于入射的集中的太阳辐射的每个第二管的表面的重要部分，并且然后增大接收器管的以近乎垂直于每个相应的管的表面的角度接收入射的集中的太阳辐射的表面的比例。由于每个管的外玻璃表面的透射率对于垂直于该表面的太阳辐射而言是最高的，因此接收器管的该定位可改善被引导至接收器的吸收区域的集中的太阳辐射的总透射率。集中的热太阳能的存储在某些实施方式中，提供用于能量存储的设备增加了整个系统的总制造成本，但潜在地进一步增加了成本效率，从而使太阳能转换过程能够在太阳能收集期之外的时期发生。由于一个或更多个接收器是集中式的，因此，在一些实施方式中，热交换器和能量存储设备同样能够居中地设置在接收器的附近或接收器内，以确保快速而有效的热传递。当接收器吸收材料冷却时，例如在太阳日结束之后或在直接的太阳辐射减小的一天期间，释放存储的热量。在某些实施方式中，太阳能系统包括用于集中于接收器处的太阳能的大热存储的设备。在某些实施方式中，用于大量热存储的设备包括大体积热存储材料、用于大体积材料的存储容器、以及提供往来于大体积热存储材料的热传递的热交换器，以及用于降低热量损失的绝缘体。在该替代实施方式中使用的用于大体积热存储的材料可包括但不限于液硫、熔盐、矿物油、和混凝土。混凝土例如可能是这些大体积热存储材料中成本最低的。尽管常规的混凝土通常包括集料、普通水泥、水、和混合剂构成的混合物，但在一些实施方式中， 大体积热存储材料包括高温混凝土，例如德国路德维希港(Ludwigshafen)市的BASF SE有售的MEYCO Fireshield 1350 。大体积热存储材料在该示例中可通过用替代材料替代常见的集料来制造。在一些实施方式中，太阳能系统包括用于由中央接收器集中的太阳能的相变存储的设备。用于相变物质的热交换器和存储容器例如可位于接收器内或恰好位于接收器的后部中，并且绝缘体可用于降低热量损失。用于大体积热存储的物质例如可包括与分别通过熔化和凝固而存储和释放热量的其它盐和其它物质形成低共熔混合物的各种盐。这些相变物质的示例包括NaCl、NaN03、KN03、和ZnCl2和KCl的组合物、以及MgCl和NaCl的组合物。在某些实施方式中，太阳能集中器系统包括用于在接收器处集中的太阳能的化学能量存储的设备。通常，化学制品提供了在存在热量和催化作用的情况下的能量存储反应。 该反应吸收热量，并且存储了多种化学产物。在太阳日之后，存储的热量可通过逆反应释放。在图24A(示出了热量存储)和图24B (示出了热量释放)中示出了用于集中的太阳能的存储的设备，其中，金属氢化物(例如氢化镁(MgH2)粉末)例如可用于通过离解至基底金属和氢气来存储能量。该设备包括利用热量来产生加压气体的腔室142和气体存储腔室144。设置成来自接收器的热能流141穿至腔室142。该腔室142又使加压气体流143 流至气体存储腔室144。该接收器例如可包含一个或更多个反应腔室，例如反应腔室142。 该反应腔室142例如可构造为一系列的水平管道,每个水平管道均部分地填充有金属氢化物粉末，这些金属氢化物粉末与用于反应的催化剂一起悬浮在诸如甲苯之类的溶剂中。反应腔室142连接于大型存储腔室144，在该存储腔室144中，由此产生的离解出的H2可在由此产生的离解压力下存储。如在图24B中进一步所示，当基底金属在太阳日之后(或在直接的太阳辐射减少的一天期间)冷却时，氢可从存储腔室144流回至反应腔室142中的基底金属，在反应腔室 142中，氢反应以重新形成金属氢化物，从而释放用于在太阳日之后应用的存储的热能。在某些实施方式中，热存储被划分成一系列热存储块，这些块提供了呈大体积热量存储、化学热量存储、或相变能量存储形式的热存储。在一些实施方式中，目前使用的热存储块的数量可根据需要存储的集中的太阳能的总量而动态地改变。可存在例如用于这些块中的某些块之间的用于热传递的装置、以及用于从太阳能收集系统到这些块的热传递的装置、并且还存在用于从这些块中的某些块至利用集中的太阳能的该系统的热传递的装置。在当前未存储热量的初始情况下，例如仅热量存储的一个块会是有效的。在需要额外的热量存储时，可启用额外的块，并且在不再需要额外的热量存储时可停用这些块。在该动态热存储系统的某些实施方式中，这些块以一个或更多个线性阵列构造， 其中，仅启用了连续序列的块，用于在任何时刻存储能量。可存在用于每对连续的块之间进行热传递以及从太阳能收集系统至每排块中的第一块的热传递的装置、以及用于从每排中的第一块到利用集中的太阳能的系统的热传递的装置。在目前未存储热量的初始情况下， 例如仅每排热存储块中的第一块被启用，用于热量存储。当需要额外的热量存储时，可通过将热量传递至邻近目前启用的块的序列中的唯一的未启用的(？)块来启用该未启用的块。例如可通过在不再需要它们用于热量存储时不再传递热量而停用该启用序列的端部处的一个或更多个块。电力牛产在替代实施方式中，太阳能集中器系统包括利用转换集中的太阳能的光电板来产生电能的电力块。在一些实施方式中，如图25A中所示，太阳能系统包括利用加热蒸汽以驱动燃气轮机的电力块。在该实施方式中，蒸汽管176延伸穿过接收器7，从而吸收热能。蒸汽管176 通向燃气轮机电力发生器145，该燃气轮机电力发生器145通过其轮机叶片从加压气体流发电。这里，由于利用集中的太阳能将水煮沸成大体积的蒸汽而产生的体积膨胀可用于将热能转换成动能以驱动燃气轮机电力发生器145。在通过燃气轮机电力发生器145驱动之后，蒸汽进入回气存储腔室147，该回气存储腔室147对于该应用可任选地包含使得蒸汽能够冷凝返回到水中的冷却塔单元。蒸汽或水从回气存储腔室147返回至接收器7的蒸汽管 176和/或任选地热量存储单元(未示出)。从回气存储腔室147至接收器7或热量存储单元的蒸汽或水的返回流动速率例如可通过回流控制阀148控制。在一些实施方式中，太阳能系统包括利用例如通过加热金属氢化物而获得的加压氢气以驱动燃气轮机的电力块。图25B可替代性地用于示出穿过电力块的能量和气体的流动。简言之，为了金属氢化物的热量导致的离解，热能141提供到基底金属和加压氢气中， 从而吸收热能。氢气通过燃气轮机电力发生器145馈送并在返回存储腔室147处被收集起来。最终，气体流回至接收器7，回流的速率由回流控制阀148控制。下面进一步详细地描述该能量循环的步骤在接收器7内的为包括一系列填充有例如金属氢化物以及催化剂的水平蒸汽管 176。金属氢化物(例如氢化镁)的在接收器7处的反应腔室中的集中的太阳能加热(至离解温度)产生两种反应产物在离解压力下的基底金属产物和氢气H2。来自大体积的氢气H2产物的释放的体积膨胀可用于将热能转换成动能以驱动燃气轮机电力发生器145的燃气轮机。反应腔室可通过一个或更多个管道连接于燃气轮机电力发生器145。这种轮机例如可根据尺寸具有高达42%的效率。在通过燃气轮机电力发生器145驱动之后，氢进入返回存储腔室147，该返回存储腔室147还例如具有返回至金属氢化物反应腔室142的管道(在太阳能产生已经对于一天结束之后使用)。将金属氢化物/氢轮机用于从热能至电力的转换可提供蒸汽轮机系统的提高的效率，这是因为在金属氢化物/氢轮机能量转换系统中，气体离解所需的冷却状态与加热状态之间的温度差明显大于蒸汽轮机系统。在一些实施方式中，电力块在产生热能时的太阳日时期期间关闭了回流控制器 148。随后，在太阳日之后，当反应腔室142中的金属氢化物的基底金属已经冷却时，回流控制阀148可被打开以使得氢能够回流至反应腔室142。在一些实施方式中，将用于存储能量的额外的气体存储腔室144添加到电力块， 如图25B中所示。为了金属氢化物的热量导致的离解，热能141提供到基底金属和加压氢气中，从而吸收热能。由此产生的氢气中的一些流至由额外的气体存储腔室144提供的临时存储器，而其余的氢气筒燃气轮机电力发生器145馈送，并在返回存储腔室147处被收集起来。最终，气体回流至反应腔室142。在太阳日之后，存储在临时存储腔室144中的氢气可回流至反应腔室142，其与基底金属反应以再次形成金属氢化物，从而释放热量，该热量产生增大的气压以进一步驱动燃气轮机电力发生器145。集中的太阳能热电长可利用太阳辐射(例如，主要处于红外(IR)范围中)来发电，而太阳能光电(PV)长利用主要处于UV和VIS范围中的太阳辐射来发电。在某些实施方式中，太阳能系统包括用于将处于IR范围中的集中的太阳辐射与处于UV和VIS范围中的太阳辐射分离开的设备、和用于收获处于IR范围中的太阳能的热电产生的设备、以及用于收获处于UV和VIS范围中的太阳能的光电设备。通过利用带有光学覆层的折射和/或反射表面，可将处于IR范围中的太阳辐射与处于UV和VIS范围中的太阳辐射分离开。在一些实施方式中，IR范围与UV和VIS范围的分离在一次集中器处实现。在其它实施方式中，IR范围与UV和VIS范围的分离在二次集中器处实现。在替代实施方式中，接收器将处于IR范围中的太阳辐射与处于UV和VIS范围中的太阳辐射分离开。在于接收器处完成该分离的情况下，至少两个(例如，东侧、西侧)接收器中的每一个可被分配到一对子接收器A和B中，一个用于主要吸收处于IR范围中的太阳辐射，而另一个用于主要吸收处于UV和VIS范围中的太阳辐射。例如，图26示出了来自二次集中器的被引导至东侧接收器7的集中的太阳辐射， 该集中的太阳辐射被分配到子接收器A 151和子接收器B 152中。在示例性的构型中，子接收器A 151具有反射主要处于IR范围中的入射的辐射但吸收主要处于UV和VIS范围中的入射的辐射的光学表面，而子接收器B 152吸收从子接收器A 151反射的辐射(例如，主要处于UV和VIS范围中)。作为选择，子接收器A 151可设置有反射主要处于UV和VIS范围中的入射的辐射但吸收主要处于IR范围中的入射的辐射的光学表面。在该示例中，子接收器B 152可吸收从子接收器A 151反射的(例如，主要IR)辐射。在一些实施方式中，太阳能系统包括用于产生电能的系统以及用于分配用于其它生产用途的剩余的和/或废弃的热能的系统。在一些示例中，该热能的进一步生产用途可包括熔炼、建筑物的加热、化学反应的加强(例如，将水加热以加强通过电解而产生氢)、和通过带有低温差的热循环而进一步产生电能。在某些实施方式中，太阳能系统包括用于产生电能的系统，在该系统中，可将一部分电用于通过电解产生氢能。剩余的和/或废弃的热能例如可部分用于加热水以加强通过电解而产生氢。已经描述了本发明的多个实施方式。然而，将会理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可做出多种改型。因此，其它实施方式处于所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种太阳能集中器系统，包括一个或更多个固定的一次集中器，所述一个或更多个固定的一次集中器设置成接收太阳辐射，所述一个或更多个固定的一次集中器中的每一个包括通常弯曲的光学表面，所述光学表面能够将太阳福射反射为一次集中的太阳福射，所述一次集中的太阳福射被基本上反射至接近于第一焦线的位置；一个或更多个铰接的二次集中器，每个铰接的二次集中器通常设置在相应的固定的一次集中器的上方，使得每个铰接的二次集中器的第一光学表面设置成接近所述第一焦线， 每个铰接的二次集中器的所述第一光学表面接收由相应的固定的一次集中器反射的一次集中的太阳辐射并将所述一次集中的太阳辐射反射为二次集中的太阳辐射；一个或更多个无源中央接收器，所述一个或更多个无源中央接收器构造成基本上吸收作为由所述一个或更多个铰接的二次集中器反射的二次集中的太阳辐射接收的能量，其中，所述一个或更多个铰接的二次集中器在基本上横向的方向上朝向所述一个或更多个无源中央接收器反射所述二次集中的太阳辐射；以及追踪系统，所述追踪系统构造成确定在所述第一焦线中的偏移并调节所述一个或更多个铰接的二次集中器以校正在所述第一焦线中的所述偏移。
2.根据权利要求I所述的系统，还包括拉伸结构，所述一个或更多个铰接的二次集中器从所述拉伸结构上悬挂下来；以及支承所述拉伸结构的支承结构，所述支承结构包括一个或更多个子结构的组合，每个子结构具有压缩性能、挠曲性能、和拉伸性能中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述拉伸结构包括一个或更多个支承线缆。
4.根据权利要求2所述的系统，还包括开环控制系统，所述开环控制系统构造成利用对所述拉伸结构和所述一个或更多个铰接的二次集中器中的至少一个的动态校正来补偿动态效应，其中，所述开环控制系统在位置、定向、和张力中的至少一个中进行动态校正。
5.根据权利要求I所述的系统，其中，所述一个或更多个铰接的二次集中器和所述一个或更多个固定的一次集中器中的至少一个包括具有锯齿状轮廓的光学表面。
6.根据权利要求I所述的系统，其中，所述一个或更多个铰接的二次集中器和所述一个或更多个固定的一次集中器中的至少一个包括具有折射性能的光学表面。
7.根据权利要求I所述的系统，其中，所述一个或更多个无源中央接收器包括第一无源中央接收器和第二无源中央接收器，所述第一无源中央接收器设置于所述一个或更多个固定的一次集中器的第一端处，以及所述第二无源中央接收器设置于所述一个或更多个固定的一次集中器的第二端处，所述第二端与所述第一端相对。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述一个或更多个铰接的二次集中器各自包括第二光学表面；以及通过所述追踪系统调节所述铰接的二次集中器以校正在所述第一焦线中的所述偏移包括调节所述一个或更多个铰接的二次集中器中的每一个以将所述第一光学表面定向成在太阳日的第一部分期间朝向所述第一无源中央接收器反射二次集中的太阳辐射，以及调节所述一个或更多个铰接的二次集中器中的每一个以将所述第二光学表面定向成在所述太阳日的第二部分期间朝向所述第二无源中央接收器反射二次集中的太阳辐射。
9.根据权利要求I所述的系统，其中，所述追踪系统进一步构造成确定所述第一焦线的季节位移并调节所述一个或更多个铰接的二次集中器以校正在所述第一焦线中的所述季节位移，其中，季节位移调节包括如下调节中的至少一种调节所述一个或更多个铰接的二次集中器中的每一个以将所述第一光学表面重新定向成朝向相应的无源中央接收器反射二次集中的太阳辐射，以及调节所述一个或更多个无源中央接收器中的每一个以朝向从相应的铰接的二次集中器反射的二次集中的太阳辐射的方向重新定向。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述追踪系统进一步构造成启动针对所述一个或更多个铰接的二次集中器的定向运动，用于调节所述一个或更多个铰接的二次集中器中的每一个以使所述第一光学表面重新定向，以及所述定向运动包括旋转移位和竖向移位中的至少一种。
11.根据权利要求I所述的系统，其中，所述一个或更多个铰接的二次集中器包括用于免受恶劣天气影响的装置。
12.根据权利要求I所述的系统，其中，所述一个或更多个无源中央接收器设置于比所述一个或更多个铰接的二次集中器基本上更高的高度处。
13.根据权利要求I所述的系统，其中，所述一个或更多个无源中央接收器被划分成多个子接收器，每个子接收器包括用于接收所述二次集中的太阳辐射的具有处于独特的频谱振幅中的频率的一部分的装置。
14.根据权利要求I所述的系统，其中，所述一个或更多个铰接的二次集中器设置成在所述一个或更多个固定的一次集中器的上方在高度上是大致相同的。
15.一种用于引导太阳能集中器系统中的一次集中的太阳辐射的方法，所述方法包括在追S示系统处确定在弟一焦线中的偏移，所述第一焦线是一次集中的太阳辐射由一个或更多个固定的一次集中器中的每一个反射所朝向的位置，所述一个或更多个固定的一次集中器设置成接收太阳辐射，所述一个或更多个固定的一次集中器中的每一个包括通常弯曲的光学表面，所述光学表面能够将太阳辐射反射为一次集中的太阳辐射；以及在所述追踪系统处调节一个或更多个铰接的二次集中器以校正在所述第一焦线中的所述偏移，所述一个或更多个铰接的二次集中器中的每一个通常设置在相应的固定的一次集中器的上方，使得所述一个或更多个铰接的二次集中器中的每一个的第一光学表面与所述第一焦线基本上重合，所述一个或更多个铰接的二次集中器中的每一个的所述第一光学表面接收由相应的固定的一次集中器反射的一次集中的太阳辐射并将所述一次集中的太阳辐射反射为二次集中的太阳辐射，其中，调节使得所述一个或更多个铰接的二次集中器能够在大致横向的方向上朝向一个或更多个无源中央接收器将从所述一个或更多个固定的一次集中器接收到的所述一次集中的太阳辐射反射为二次集中的太阳辐射，所述一个或更多个无源中央接收器构造成基本上吸收作为二次集中的太阳辐射接收的能量。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述一个或更多个铰接的二次集中器从拉伸结构上悬挂下来，所述拉伸结构由包括一个或更多个子结构的组合的支承结构支承，每个子结构具有压缩性能、弯曲性能、和拉伸性能中的至少一个，所述方法还包括在开环控制系统处利用对所述拉伸结构和所述一个或更多个铰接的二次集中器中的至少一个的动态校正来补偿动态效应，其中，所述开环控制系统在位置、定向、和张力中的至少一个中进行动态校正。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述一个或更多个无源中央接收器包括第一无源中央接收器和第二无源中央接收器；所述第一无源中央接收器设置于所述一次集中器的第一端处，以及所述第二无源中央接收器设置于所述一次集中器的第二端处，所述第二端与所述第一端相对；以及所述一个或更多个铰接的二次集中器各自包括第二光学表面，其中，所述方法还包括在所述追踪系统处追踪以调节太阳辐射的季节位移，其中，季节位移调节包括如下调节中的至少一个调节所述一个或更多个铰接的二次集中器中的每一个以朝向相应的无源中央接收器重新定向，以及调节所述一个或更多个无源中央接收器以朝向相应的铰接的二次集中器重新定向。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括在所述追踪系统处确定所述第一焦线的季节位移；以及调节所述一个或更多个铰接的二次集中器以校正在所述第一焦线中的所述季节位移， 其中，季节位移调节包括如下调节中的至少一个调节所述一个或更多个铰接的二次集中器中的每一个以将所述第一光学表面重新定向成朝向相应的无源中央接收器反射二次集中的太阳辐射，以及调节所述一个或更多个无源中央接收器中的每一个以朝向从相应的铰接的二次集中器反射的二次集中的太阳辐射的方向重新定向。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，调节所述一个或更多个铰接的二次集中器中的每一个以将所述第一光学表面重新定向包括启动针对所述一个或更多个铰接的二次集中器的定向运动，其中，所述定向运动包括旋转移位和竖向移位中的至少一种。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述一个或更多个铰接的二次集中器相对于第一轴线设置在大致相同的定向中，以及调节所述一个或更多个铰接的二次集中器以校正在所述第一焦线中的所述偏移包括追踪所述一个或更多个铰接的二次集中器的沿着大致所述第一轴线的平移运动。
全文摘要
某些实施方式利用一系列设置在地面上的无源一次集中器，这些无源一次集中器从下方将一次集中的太阳辐射提供至一系列追踪的二次集中器。该二次集中器将太阳辐射进一步集中至一个或更多个中央接收器。太阳能集中器系统可包括用于收集太阳辐射、集中、以及吸收集中的太阳辐射的设置。太阳能集中器系统的一些实施方式包括由无源水平的一次集中器、高架的追踪二次集中器、以及一个或更多个接收器构成的大型场，太阳能集中器系统的这些实施方式将太阳辐射转换成可用产物或诸如电之类的能量。
文档编号F24J2/52GK102612627SQ201080048064
公开日2012年7月25日 申请日期2010年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者卡蒂·L·赖夫, 约翰·H·赖夫 申请人:鹰眼研究股份有限公司