产生电能和/或制造氢 气的太阳能动力装置 本发明涉及产生电能和/或制造氢气的太阳能动力装置，具有一抛物面的集光器，所述的集光器焦点设有一接收器，并且以允许其在具有双壳结构的凸起的一侧绕着轴至少沿两个方向自转动的方式安装，并由可调节跟随阳光方向的被夹成格栅结构的弓形段构成，及装有支承-这运动件，含有一个热接收器，并与能量转换及储存装置连接。
考虑环境污染，利用太阳能及转化成能传递更远距离的其它能量看来是最有利的产生动力的方法。
已经有一些技术方案用于大规模利用太阳能。光电(光电压)方法的实质是在太阳光的作用下在起半导体作用地太阳能元件中产生电流。可以产生直流电是这种系统的优点。它的缺点是使用硅单晶制的太阳能元件，这不是很实用的晶体，比较贵且不适宜大批生产，对于产生大规模的动力不太具竞争力。
在用平板集光器时，产生一个循环，包括加热在直接暴露于阳光下的固定的平的接收屏中的管道系统的水，加热的水在热交换器中放出热能，在热交换器中蒸发的氟利昂在涡轮发电机中产生电流。
在这些系统中太阳能转换的效率的峰值是约9-17％。太阳能收集设备的重要性是基于太阳能集光装置能达到高温，理论上限为6000℃。实验设备已达到2800℃。集光可由集光器跟随太阳的运动达到。集光(或富集光)的设备的主要类型包括抛物面、圆柱抛物面集光器，球面镜及菲涅耳透镜。
与平板集光器系统相比，上述这些集光器使热源浓缩及温度升高，效率更高因而是更有用的。更好的热动力学利用热能产生更高的比机械输出。
但是，除了基于菲涅耳原理操作的太阳能电站提供的一些优点外，它们的缺点是：由于它们要求大的空间(3-7平方千米)在吸热柱和太阳能利用装置之间的距离相当大(大到2-3千米)由反光镜反射的热和光束的强度将被空气温度、空气循环及在空气中浮动的灰尘颗粒的屏敝作用而大大地减小。当聚焦的光束通过时，空气起到吸热能量的加热剂的程度随距离增加而大大地增加。主要投资成本落在用于储热的筒，昂贵的冷凝设备及塔上。
这些太阳能动力站的另一个缺点是由于建在太阳能利用装置场的中心地吸热柱追随太阳的运动对大多数反射镜不能解决，当它们设定跟随太阳光的移动，由于柱的固定位置，使用的阳光远离由反射镜实际表面提供的值，这与跟随阳光的抛物面镜不一样，它有一个转动体，镜表面可以更高的效率使用。
前述装置的另外的缺点是它们一般装在沙漠中，那里没足够的水用于冷凝，抽热(冷凝)用空气冷却进行，要求相当多的电能及效率太低。
US 4608964公开了一种集光镜，它包括多段形成一抛物面形的表面，其中部内侧是圆孔口，内表面涂以反光材料。装在该孔内的热交换柱固定到地面。通过绕过滑轮连到圆孔口的张紧绳可升降抛物面的反光镜。该方案的缺点是集光镜只能在垂直方向移动，因此不能作跟随阳光变化的运动。
EP 0170610公开了一种抛物面反光镜，它包括多块板，反光板覆盖着抛物面结构，该结构由径向的弓形肋件及径向与横向连接及覆盖径向肋件的板条制成。虽然该方案可就地组装，但是就建成装置而言，不可能精确调整反光板的方向，并且方向也不能改变。
GB 2060926公开了一种太阳能利用装置，其集光器通过在凸面一侧设置球铰接头放在支承柱上，吸热柱固定到地面，采用一端固定在抛物面镜的孔口另一侧固定到地面的结构可使集光镜运动。但是该方案不能提供防风负载的保护。也不可能在地平面平面中沿水平方向移动具比较大的表面的抛物面镜。
本发明的目的是解决已有技术的装置的缺点，提供一种设备只占很小的干的土地面积，在反光表面和吸热器之间的距离只为传统的太阳能动力装置的该距离的几分之一。另外，由于它不要求柱，昂贵的储热筒尺寸可减小，可以用便宜的来代替，可以用不太贵的方法来代替昂贵的冷凝，因而对相等容量的设备使成本降低。本发明的目的还在于改进设备使其可位于陆地及水面上，并没有防风及海水翻滚的保护。
为实现本发明的上述目的，本发明人提供了一种产生电能和/或制造氢气的太阳能发电站，具有一抛物面的集光器，所述的集光器的焦点设有一接收器，并且以允许其在具有双壳结构的凸起的一侧绕着轴至少沿两个方向转动的方式安装，由可调节跟随阳光方向的被夹成格栅的弓形段构成，及装有支承一运动件，含有一个热接收器并与能量转换及储存装置连接。
本发明原理基于集光器是轻型的结构，结构是由可就地安装的板块标准组件构成而便于运送及安装，使得具有大尺寸(100米-300米直径)的抛物面形的集光器的支承-运动结构可更简单地构成。可把抛物面形集光器装在水面上是支承-运动结构的另外的优点。设置在水上时，用于冷凝的冷却水可无限地使用。
在本发明设备的情形下，支承-运动件是伸缩元件，它可沿各方向转动，并相互间隔等距离设在与集光器的孔口平行的圆环形上与集光器连接，伸缩元件的另一端也以可转动的方式与基部连接，伸缩元件绕着底端固定在基部的一个伸缩的主支座，并通过球铰接头支承成与集光器转轴成单线。伸缩元件和主支座最好是液压操作的。所述的集光器的外表面设有最好是半球形的第二转动体或底壳，它的表面积比集光器的表面小，以轴向对称的方式设在集光器的外表面，其中在由集光器和底壳围着的区域有增强结构，所述的伸缩主支座沿着所述的底壳和集光器的公共中心线与所述的底壳连接。最好所述的主支座和伸缩元件设有液压控制装置，所述的控制装置与一个电子控制系统连接。
集光器的一种类型是放在地面下的一个坑中，该坑内衬以混凝土内衬，所述的集光器放置成在基本位置时与水平面平行的孔口高于所述的地面。
在另一个实施例中，集光器放在可调节水平的水面上使得所述的基部处在水下，而在各位置所述的集光器的孔口高于水面。最好，所述的集光器外部东西侧设有气袋，分成相互被隔板隔开的空间。所述的调节水平的水面被挡墙围住，所述的挡墙设有水闸及挡风元件，其中所述的挡风元件以固定的方式与所述的围墙连接，或者通过可伸缩的运动件连接。
另外，也可以用多个集光器构成一动力装置，它们放置在由设有水闸的围墙围成的、调节水平的水面上。该实施例所述的动力装置连着一个低水池，其高度在涨潮水平下面，和一个高水池，其高度比天然水面高。
在所述的接收器中最好设有接收热及能量转换系统的元件，而所述的底壳内设有带绝热覆层的储热筒。最好，所述的接收热的装置放在所述的接收器中，所述的能量转换系统和储热筒放在所述的底壳内，使得所述的能量转换系统的元件放在通过伸缩运动件与所述的底壳连接的支承结构上，所述的能量转换系统的元件放在设有阻尼器的容器中，所述的容器的两侧在高于重心部分悬挂着。
在另一个实施例中，接收热的装置放在所述的接收器中，所述的能量转换系统和储热筒放在由集光器带到高于水面的支承结构上，其中蒸汽发生器和储热筒通过柔性管与放在集光器的焦点的接收器连接，柔性管具有多层绝热层，传送载热剂。如果使用布雷顿循环，所述的能量转换装置包括空气冷凝器，预热器，加热器及涡轮发电机装置。而在另一个实施例中，所述的能量转化装置包括使用作为传送剂的液体钠的装置：蒸汽发生器，涡轮发电机，冷凝器，供水筒，在需要时还有储热装置。在这种情形下，所述的冷凝器与一个海水脱盐装置连接。本发明设备还可设有一制备氢气的系统，与所述的能量转换系统平行操作，或代替所述的能量转化系统。
所述的集光器可设成包括弓形段，它由由隔离板块连接的双层弧形肋制成的肋框架组成，另外由双层弧形肋和隔离板块充填着具有把各层相互固定起来的连接元件的多层格栅结构。所述的格栅结构的外部被装到所述的肋和格栅结构的孔口的盒件封住，而所述的盒件的边缘及连接元件的表面被粘在一侧的柔性塑料带封住。最好，所述的盒件由合成树脂材料制成，合成树脂由玻璃纤维增强，并且最好用胶固定。所述的集光器的内部覆盖着反光板，对着焦点，所述的板最好由玻璃纤维增强的合成树脂材料制成，并用可调弹簧螺钉固定装置通过肋中的孔，夹紧在所述的集光器的内表面。
下面通过附图详细说明本发明的实施例，附图中：
图1是装在地下的一坑中的本发明的设备的示意图；
图2是装在水面上的本发明设备的示意图；
图3是图2所示设备用的气袋的顶视图；
图4是示出设在水面上的本发明设备的设置的示意图，该设备设有挡墙；
图5是图4实施例情形中应用的设有固定的挡风元件的挡墙的可能的结构；
图6是设有液压移动的挡风元件的挡墙的可能的结构；
图7是带有作为能源储存系统的蓄水池的本发明设备构成的动力装置；
图8是放有能量转换及储存筒的本发明设备的底罩处于垂直位置的示意图；
图9是放有能量转换及储存筒的本发明设备的底罩处于倾斜位置的示意图；
图10是放在图9所示的容器中的能量转换装置的布置及连接的示意图；
图11是本发明设备用的收集器的表面的结构；
图12是形成集光器的单层外格栅结构，凸形板设在外表面，固定到格栅结构的孔上，用作防水层；
图13是用增强集光器的双壁多层格栅结构填满的肋-框架。
参见附图，图1示出处在较低位置放在地面下的本发明的一实施例。图中所示的集光器1底部设有一底罩2。可伸缩的主支座4与底罩的底部相连，底罩2可通过球铰接头3由旋压操作。
可伸缩的主支座4固定在基部5上。另外，朝焦点突出的，把接收器(或容器)7固定在焦点的三根支杆8a与集光器1的孔口6相连。如果位于阳光充足的干燥陆地例如在沙漠中，本发明设备放在设在地面9下面的带有混凝土内衬10的坑中，坑的尺寸允许设备的活动，设备的孔口突出高于地面9。在操作中，平行于水平面的集光器1的孔口6高于地面9。框架结构11构成集光器1的外壳。与外壳连着至少三根最好是可液压操作的伸缩元件12，可沿各方向转动，并相互间隔等距离设在沿与孔口6平行的圆形环中。伸缩件12的底部也以可沿各方向转动的方式，及相互等距离设成与基部5相连。因此负载的作用线与活塞杆的中心线重合，伸缩件12的两端设有球铰接头。对球铰接头的要求的侧向运动有限定，能量转换装置13放在坑外的地面9上，并通过管路与集光器1及设在集光器中部的接收器7相连。用来冷却冷凝器的冷却柱一4设在能量转换装置13的旁边把绕着上述坑的沙层表面用低的植物覆盖起来把沙粘住提供固住沙的网，以覆盖具有工程结构的区域是现实的。
图2示出设备设在水面上的本发明的的改型。在该实施例中，集光器1设在可调节水平的水面15上，使得基部5在水面15下而集光器1的孔口6在各情况下都高于水面15。设有张紧结构的张紧绳索16固定在集光器1的结构增强的孔口6上。张紧绳索16的外端固定到底脚8上。集光器1的外部设有多个气袋17，分别在东西两侧分成相互被隔板隔开的空间。液压控制装置设在基部5上或在高于水面的支架上。图3示出气袋17布置的顶视图。
图4示出设在水面上的结构，其中可调节水平的水面15被设有水闸及挡风元件20的挡墙19围住。在图5的实施例中，挡风元件20与挡墙19以固定的方式连接，而在图6的实施例中，它们用可伸缩的活动件21连接。图4示出集光器的孔口6处在水平面时的集光器1的基本位置。在日落到日出的间歇中或当有小风暴但风负载而没有超过允许值时，应该是固定在该位置。通过下降使集光器1充满水提供了在热带气旋或与它们的风力接近的风暴时的安全保护。仪器将控制属于太阳动力装置的调节水平的水的高度。要求的水的水平由水闸口及泵按要求来确定。
图7示出用用作能源储存的蓄水池操作的、本发明的集光器1构成的动力装置。在用海水的情形下，保护挡墙应筑成高到超过在涨潮时和波浪的最高的水的水平。为了储存水能，构成一个具有水闸的较低的水池22，它比涨潮时最高的水的水平低约1.5m至2m(考虑水池的低水平)，从该水池可把储存的水泵入高水池23。在高潮时升起水闸，水充入低水池22。在没有阳光的时候，或有一个高峰负载时，收集在高蓄水池的水通过涡轮驱动动力装置的发电机24流到低蓄水池，最好，在退潮时，通过另外的驱动发电机的涡轮进入海中。
在图8，9的实施例中，在集光器1和底壳2之间的空间由增强结构固紧。提供短时的热能储存的具有绝热壁的热能储存筒25，和提供能量转换装置的容器26放在该固紧的空间中。为了使能量转换系统能与阳光无关地跟随集光器1的运动，容器26最好在一侧在重心的上面由液压套筒27悬挂着，而另一侧由固定支撑腿连到与底壳2连接的系杆28。容器26与系杆28连接，通过阻尼器29与集光器1的框架结构连接。
在重心上方悬挂的容器以及放在其内的能量转换装置总是在水平位置。这是由于在东西方向悬挂而提供，而在南北方向，套筒27用于此目的。当集光器1迅速运动时，阻尼装置29阻止容器26的谐振及可能的振荡。在容器进出的螺旋形柔性管道设有适当的热绝缘。
图10示出容器26中能量转换装置的布置。传送介质的管道31，穿过作为热交换器的蒸汽发生装置30，导入容器26。设有与冷凝器32连接的泵的供水筒33与蒸汽发生器30连接。蒸汽发生器30通过主蒸汽管34与高压蒸汽涡轮35相连，又通过再热蒸汽的二次蒸汽管36与中压蒸汽涡轮37相连。中压蒸汽涡轮37的蒸汽管与低压涡轮38相连，以该涡轮38出来的膨胀蒸汽通过管道39进入冷凝器32。发电机40通过公共轴与蒸汽涡轮相连。柔性管41把用来冷却冷凝器32的冷却剂传送通过容器26。
在蒸汽发生器30中，作为传送介质的热的钠使水蒸发和过热产生的蒸汽。从蒸汽发生器30出来的过热蒸汽(最好在538°)进入高压蒸汽涡轮35进行膨胀。从高压蒸汽涡轮35出来的蒸汽在再热器(其被高压涡轮35抽出的蒸汽加热)或在钠循环中设置的热交换器(蒸汽发生器)加热到要求的温度，然后再热的蒸汽操作中压蒸汽涡轮37。后者的废气被低压蒸汽涡轮38膨胀到冷凝压力。低压蒸气涡轮的废气在冷凝器32中冷凝，从该处供料水用泵打入回热供料水的预热器，在该处加热到要求温度的供料水被泵打回到蒸汽发生器30中，这样结束蒸汽循环。涡轮驱动发电机。
小部分产生的电流用来操作系统，大部分电流供入电网和/或用来制备氢气。在高峰生产时期，一部分电流操作储存能量的泵。
图11示出本发明设备应用的集光器1的内表面的设计。集光器1结构要求的弓形结构元件由多层环氧树脂制成，最好由玻璃纤维增强。由肋元件42构成的，由枢转接头及粘结剂相互固定在一起的垂直和水平肋形成集光器1的框架结构。斜角的拉条3增强了网形内框架。肋42的内表面具有以一定间隔，沿垂直方向开的孔44。为覆盖，由相互成直角交叉的肋42形成的四边形的表面，设置合成树脂制的(最好由玻璃纤维增强的)反射板45，具有高反射率的反射表面及凹形的内表面，排列远到肋42的中心线。板由可调的弹簧螺旋接头固定在孔44处。
图12示出构成集光器1和底壳2的一个弓形段，其中被肋元件42围住的四边形中填充着单层格栅结构46。在装置设在水上的情形下，格栅结构46的也是四边形的分弓形段在外部由防水覆层包覆。防水覆层由盒件49构成，其在格栅结构46的边缘处粘到孔47上，在涂胶处也由加上的塑料带48隔水。盒件49填入肋件42的孔中并由塑料带48盖上。
图13示出由填着多层双壁格栅结构的肋框架构成的集光器的一部分。在该实施例的情形下，内外肋件由隔离板块50连结，而多层格栅结构46的不同层由在端头设有横向切口的管构成的连接件51连接。
考虑几何座标、每年的日子及每日时间，以及沿东西向及南北向成对装在集光器的上孔口的光电二极管给出的信号的中央计算机程序用来确定本发明集光器的方向。
如果液压系统是封闭循环、可变流动及方向、同步操作，适合于慢/快连续速度控制，由传送开关控制，由平行连接的单一操作的工作液压缸操作并设有止动开关是最适合的。如果集光器位于水上，由液压工作缸构成的支承-运动结构设有防水的衬套式包覆层。
中央计算机的数据储存包括一个考虑几何情形(几何座标)，带详细时间表(日，时，分)的工作周期的开始及结束的年份的各天的程序。在对日历的年份初步精心制作的程序基础上，计算机每个早辰将选择及开始选定的日子的操作程序。如果要求的话(如在早辰长时间有云，雨天等情形下)，自动程序控制可转到手动控制。
在暴风或风速超过允许值的时候，计算机也可用来把抛物面的集光器定向在基本的水平位置，如果有操作故障，可转到与阳光相对的位置，如果要求的话，可通过降低在集光器1中充满水。
具有高储存容量的高容量计算机执行太阳能动力装置自动操作要求的控制、监视及检查，提供系统的自调节。
计算机与高精度的钟、风速计、其它仪表及太阳能动力装置的各装置连接。还有备用计算机，在计算机发生故障时自动起所有的控制及操作功能。
由于其位置及其它有利的可能性，本发明的设备可特别用于氢气的制备。因此，可平行地或代替能量转换系统设置带传送介质的制备氢气的系统。这个系统可基于例如Z.Takehera和S.Yosizawa的混合片解方法或用Yokohama循环工作。在本发明设备情形下，在接收器中加热的部分钠用泵泵入制备氢的装置中，然后冷却的钠泵回接收器中。
冷凝器中释放的热能可用来进一步用来供给海水脱盐设备以能量。为这一目的，有真空系统的多壳体蒸发器看来是最合适的。
还有另一实施例，放在集光器1焦点的接收器7夹住一布雷顿气涡轮机循环的能量转换装置。该能量转换装置的主要结构部件如下：空气冷凝器、预加热器、加热器和涡轮发电机。
除了用轻的结构材料而有重量轻的优点外，该装置的其它优点是：由于用纤维增强具有高强度，在制造元件时的尺寸精度，在就地组装时用胶粘的永久稳定连接及抗腐蚀性。
本发明可以用如果设在水面上是没问题的、可以用非限制量的冷却剂，结合其它的用能源的方案(海水脱盐或其全循环)，可解决便宜的冷凝问题，这一点在其它的同类动力装置是昂贵并引起严重的问题。