斯特林发动机与碟式太阳能热发电技术的研究进展.pdf

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1、腾飞中的北京半导体照明产业新材料产业“十二五”发展规划斯特林发动机与碟式太阳能热发电技术的研究进展■文/唐大伟李铁桂小红中国科学院工程热物理研究所目前，太阳能发电技术主要分为林发动机最早由英国的罗伯特.斯特林方式推动活塞；而斯特林发动机是太阳能光伏发电和太阳能热发电2种于1816年发明，用于矿井取水。目前，依靠外部的热源对热膨胀气缸中的形式，其中，太阳能热发电具体又分用于斯特林发动机的常见气体工质有工质持续传热，使其不断升温升压，为槽式、塔式和碟式3种形式。在碟式空气、氦气、氢气。斯特林发动机对外燃然后推动活塞做功。因此，斯特林发太阳

2、能热发电系统中，将光能转换成方式无特殊要求，只要外部热源的温度动机在工作时较内燃机平稳，而且电能的核心装置就是斯特林发动机，高于机器中工质的温度即可，加热方式噪声也小很多。可以说，斯特林发动机的工作特性决灵活，既可以使用传统的化石燃料，又在石化能源危机越来越严重的定了碟式太阳能热发电系统的工作可以使用太阳能、生物质能，以及具有今天，斯特林发动机由于具有不受热特性，其技术的发展程度也决定了碟一定温度的工业废热作为热源。根据斯源形式限制、运行噪声低、热效率高式太阳能热发电技术的成熟程度。特林发动机的设计要求，热源温度可高等突出优点，在几十

3、、几百甚至几千可低，几十摄氏度的温差即可使其运转瓦的小功率级别分布式供能领域里，一、斯特林发动机与碟式太阳能起来。斯特林发动机的热效率很高，在日益受到重视，并有望发展成为一种热发电系统的工作原理及特点热力学理论上等于同温限下的概括性用于微小型分布式供能系统的成熟1.斯特林发动机简介卡诺循环效率。可靠的动力设备。斯特林发动机，又称热气机，是一斯特林发动机与内燃机最大的2.碟式太阳能热发电系统种外燃机，即依靠外部热源对密封在机区别在于：在做功时，内燃机是通过如图1所示，碟式太阳能热发电器中的气体工质加热，使其不断热胀冷燃料在气缸内部瞬间气

4、化，上升到系统主要由以下部件组成：一套能够缩，进行闭式循环，推动活塞做功。斯特很高的温度和压力，然后以爆震的实现双轴转动、自动跟踪太阳位置的40AdvancedMaterialsIndustry太阳能热发电碟式抛物面聚光镜系统，含有太阳能中，美国和德国的某些企业和研究31.25%，实验中测得用85.6kW的集热器的斯特林发动机，发电机及其机构，在政府有关部门的资助下，分光热功率产出26.75kW的电功率，输电系统。工作时，碟式太阳能热发别成功研制出3～25kW不等功率一举打破他们曾在1984年创下的光电系统将太阳光的能量用碟式抛物级别

5、的斯特林发动机及其碟式太阳电转换效率为29.4%的记录，成为目面聚光镜收集起来，并将其反射到聚能热发电系统，并已经进行了中试，前全世界在太阳能发电技术领域新光镜的焦点处，聚得集中、高温、高热技术应用趋于成熟。这些中试项目的光电转换效率纪录。图2为SES公流密度的热量，驱动安放在聚光镜焦中，最为成功的碟式太阳能热发电系司在桑迪亚实验室的碟式太阳能热点位置光斑附近的太阳能斯特林发统分别来自于美国斯特林能源公司发电系统实景。值得一提的是，2010动机，从而带动发电机进行发电。（StirlingEnergySystems,Inc.以下年1月，

6、SES公司在美国亚利桑那州作为可再生能源发电的一种形简称SES）、德国SOLO公司（现已经建成了1.5MW的示范电站并投入式，碟式太阳能热发电具有光电转换更名为Cleanergy公司，并于2009年运行，这是世界上该项技术的第一个效率高、布局灵活、对场地要求低、耗迁至瑞典）以及美国的Infinia公司。商业应用例子，该电站由60套SES的水量少、对环境零污染等优点，同时1.SES公司的太阳能斯特林发动25kW碟式热发电系统组成。和其他的太阳能发电技术一样，也具机及其碟式热发电系统SES公司的斯特林发动机型号有规模化发电的潜力。早在19

7、84年，美国AdvancoCorporation是SES/USAB4-95，如图3所示，研制了1套25kW碟式斯特林发电这是一种4缸双作用式斯特林发动二、国际上斯特林发动机及其系统，太阳能-电能的最高转换效率机，该技术经过从菲利普公司到瑞碟式热发电系统技术进展为29.4%。之后，MDAC曾开发了8典Kockums公司数十年的发展和从20世纪70年代末到80年代套碟式斯特林热发电系统，净效率演变而趋于成熟，并最终被SES公初，许多发达国家开始进行斯特林发大于30%，后来，MDAC将硬件和技司完全继承且获得生产许可。单台动机及其碟式太阳能

8、热发电技术的术全部转让给了现在的SES公司，并SES/USAB4-95斯特林发动机的最开发。近年来，亚洲、欧洲、美洲等地由SES公司继续开发该领域的技术。大输出轴功率可以达到25～29kW，区的某些国家级实验室以及相关企