碟式斯特林太阳能热发电系统.pdf

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1、2006年节能与可再生能源发电技术研讨会论文集碟式斯特林太阳能热发电系统赵阳1，李兰欣2，余(1．两锦供电公司，辽宁锦州121000；英2，赵碧光2，朱春22．中国电力科学研究院，北京100085)摘要：碟式斯特林太阳能发电系统由碟式太阳能收集器、斯特林发动机、发电站自动控制系统3部分组成。由于斯特林发动机结构简单、体积小、重量轻、效率高、噪声低、寿命长等优点，碟式斯特林太阳能热发电单位投资及发电成本较太阳能光伏发电低，既可以离网独立运行也可以并网运行；适用于大规模开发利用太阳能，适合我国国情，具有广阔的应用前景。关键词：太阳能热发电；碟

2、状抛物面镜；斯特林发动机0引言当前，我国能源和环境面临严峻的挑战。能源潜在危机和生态环境的恶化使世界各国都在积极开发包括太阳能在内的可再生能源。目前，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面获得了长足发展；开发工作的主流是太阳能向热能和电能的有效转换，太阳能发电主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电2种形式。发达国家的实验研究证明，太阳能热发电能适应大规模工业化应用的有效途径。太阳能热发电，先是利用聚光集热器把太阳能聚集起来转换成热能，再把热能转换成机械能，最后把机械能转换成电能。太阳能热发电系统一般由聚光系统、集热系统、热传输系统

3、、蓄热储能系统以及动力机——发电系统组成。当前，太阳能热发电系统类型主要有塔式太阳能热发电系统、槽式太阳能热发电系统和碟式太阳能热发电系统。20世纪80年代以来，美国、前苏联、法国、德国、日本、西班牙等国家相继建设了不同型式的太阳能热发电示范工程，促进了太阳能热发电技术的发展。我国太阳能热发电技术的研究开发工作早在20世纪70年代末就开始了，一些高校和科研院所对太阳能热发电技术做了一些基础性实验研究，建造了几套仅用于模拟的太阳能热发电试验装置。我国太阳能热发电技术的研究开发步伐一直进展缓慢，至今尚未建设一座具有一定规模的太阳能热发电站。当

4、前，由于人们对能源及环境问题的关注，太阳能热发电将迎来新的发展机遇。从国际太阳能利用技术的发展趋势来看，太阳能热发电技术是可再生能源发电技术的一个新焦点，碟式太阳能热发电技术将有新的突破和发展。碟式太阳能热发电系统，具有建设投资少、建设周期短、容量可大可小，既可以离网独立运行供电，也可以并网运行，非常适合我国国情，具有广阔的应用前景。在碟式太阳能热发电系统中，采用先进的斯特林外燃机作为动力机——发电机组，构成碟式斯特林太阳能热发电系统，在我国具有非常好的商业化前景。本文将对碟式斯特林太阳能热发电系统的结构、原理及特点作简要介绍。1系统组成

5、碟式斯特林太阳能热发电系统由3部分组成：(1)碟式太阳能收集器；(2)斯特林发动机；(3)发电站自动控制系统。1．1碟式太阳能收集器碟式太阳能收集器的主体是碟状抛物面聚焦型反射镜。由于碟状抛物面镜是一种点聚焦集热器，其聚光比高达数百到数千，可以产生非常高的温度。碟状抛物面镜直径一般在lO---20m之间，聚光比约1000～4000。抛物面盘采用背面镀银玻璃或正面贴有反光薄膜的铝材制成。整个盘面由若干2006年节能与可再生能源发电技术研讨会论文集面板组成，用高强度粘接剂或螺钉固定在托盘上，形成1个坚固连续的薄壳结构，通过装在盘内圆的中心支撑

6、与基座相连，基座可作仰角传动和方位传动；仰角传动和方位传动均各由直流伺服电机和减速齿轮组成，齿轮箱的输出轴与中心支撑相连，分别驱动反射镜的仰角和方位。伺服电机由脉宽调制电源供电，并由微机进行控制，可以实现缓冲启动、正反向运行及电制动作用。1．2斯特林发动机1．2．1基本工作原理斯特林外燃机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机。新型外燃机使用氢气作为工质，在4个封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，流到高温热腔中迅速加热，膨胀做功。燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直

7、接参与燃烧，也不更换。外燃机避免了传统内燃机的震爆做功问题，因此实现了高效率、低噪音、低污染和低运行成本。外燃机可以燃烧各种可燃气体，如：天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等，也可以燃烧柴油、液化石油气等液体燃料，还可以燃烧木材以及利用太阳能等。只要热腔达到700。C，设备即可做功运行，环境温度越低，发电效率越高。外燃机最大的优点是出力和效率不受海拔高度影响，非常适合高海拔地区使用。目前有3种型号可供选择，“热电联产”型、“太阳能一外燃混合发电”型、“余热利用”型，以及车用型和流动现场电源。热电联产型将燃料燃烧发电后的余热用于供热。1台25

8、kW的外燃机，可以供热44kW，完全可以满足1000"--l500建筑平方米或1个连级单位的基本能源供应。STM设备可以单台独立使用，也可多台连用，根据需要进行组合配置，适应不同规模的能源需求