一种蓄热式太阳能斯特林发电机一种蓄热式太阳能斯特林发电机 A heat storage solar Stirling generatorA heat storage solar Stirling generator泸州斯特林热机研究所泸州斯特林热机研究所 Institute of Stirling Engine In Luzhou 孔令斌孔令斌 经理经理Dr. Ling Bin KONG Dr. Ling Bin KONG 20132013年年8 8月月1212日，三亚日，三亚1汇汇 报报 提提 纲纲1.太阳能热发电技术现状 2.蓄热式太阳能斯特林发电机结构蓄热式太阳能斯特林发电机结构3.斯特林发动机设计理论计算斯特林发动机设计理论计算 4.蓄热式太阳能斯特林发电机的优点蓄热式太阳能斯特林发电机的优点21、太阳能热发电技术现状太阳能热发电技术现状3 太阳能热发电主要有槽式系统、塔式系统和碟式系统三太阳能热发电主要有槽式系统、塔式系统和碟式系统三种。至今只有槽式系统实现了商业化，塔式系统和碟式系种。至今只有槽式系统实现了商业化，塔式系统和碟式系统仍处于实验示范阶段。统仍处于实验示范阶段。 槽式系统和塔式系统共同之处在于都是将太阳能转变成槽式系统和塔式系统共同之处在于都是将太阳能转变成蒸汽能驱动汽轮机发电，可通过蓄热实现昼夜发电；碟式蒸汽能驱动汽轮机发电，可通过蓄热实现昼夜发电；碟式系统是利用太阳能驱动斯特林发电机发电，没有蓄热能力，系统是利用太阳能驱动斯特林发电机发电，没有蓄热能力，只能在有太阳的晴天发电。只能在有太阳的晴天发电。 碟式系统相对槽式系统和塔式系统有两大优势：一是热碟式系统相对槽式系统和塔式系统有两大优势：一是热机效率高，可达机效率高，可达20%以上，二是模块化，易于组装与维护，以上，二是模块化，易于组装与维护，建设规模可大可小。碟式系统解决了蓄热问题并控制好发建设规模可大可小。碟式系统解决了蓄热问题并控制好发电蓄热两部分太阳能分配比例后，可以保持昼夜均衡发电。电蓄热两部分太阳能分配比例后，可以保持昼夜均衡发电。 1、太阳能热发电技术现状（太阳能热发电技术现状（1）4 在在上上世世70纪纪年年代代的的能能源源危危机机时时期期，美美国国政政府府投投入入了了大大量量的的资资金金，波波音音公公司司组组建建了了一一个个团团队队研研究究碟碟式式太太阳阳能能发发电电系系统统。开开发发20千千瓦瓦的的斯斯特特林林发发动动机机。但但是是，波波音音公公司司、以以及及后后来来继继续续该该项项研研究究的的加加州州圣圣地地亚亚哥哥电电力力公公司司、斯斯特特林林发发动动机机系系统统公公司司都都无无法法解解决决斯特林发动机的可靠性问题。斯特林发动机的可靠性问题。 见见证证整整个个开开发发过过程程的的美美国国国国家家可可再再生生能能源源实实验验室室的的退退休休专专家家Barry Butler证证实实：该该斯斯特特林林发发动动机机的的平均无故障时间是平均无故障时间是40小时，故障原因是工质泄漏。小时，故障原因是工质泄漏。 技技术术障障碍碍导导致致从从事事斯斯特特林林发发动动机机研研发发的的著著名名公公司司美国美国SES公司近年破产。公司近年破产。 1、太阳能热发电技术现状（太阳能热发电技术现状（2）5 1、太阳能热发电技术现状（太阳能热发电技术现状（3） 碟碟式式太太阳阳能能热热发发电电的的理理想想状状况况是是：能能蓄蓄热热的的斯斯特特林林发发电电机机的的蓄蓄热热介介质质密密封封在在热热量量流流入入端端蓄蓄热热室室内内，蓄蓄热热介介质质不不流流动动，热热量量靠靠蓄蓄热热介介质质内内温温差差在在蓄蓄热热室室内内流流动动。白白天天太太阳阳能能转转变变成成热热能能后后，一一部部份份驱驱动动斯斯特特林林发发电电机机发发电电，其其余余部部份份加加热热蓄蓄热热介介质质，使使其其温温度度升升高高；夜夜晚晚高高温温蓄蓄热热介介质质所所蓄蓄热热量量驱驱动动斯斯特特林林发发电电机机发电。发电。6 1、太阳能热发电技术现状（太阳能热发电技术现状（4） 采采用用斯斯特特林林可可逆逆热热机机作作主主体体结结构构的的碟碟式式系系统，完全能达到这种理想状态。统，完全能达到这种理想状态。 装装备备这这种种蓄蓄热热式式斯斯特特林林发发电电机机的的碟碟式式系系统统兼兼备备了了现现有有槽槽式式系系统统、塔塔式式系系统统和和碟碟式式系系统统三三者者的的所所有有优优点点，制制造造成成本本和和使使用用费费用用降降低低，完全可成为主要电力供应源。完全可成为主要电力供应源。72、蓄热式太阳能斯特林发电机结构蓄热式太阳能斯特林发电机结构81、真空加热透镜，2、连接管接出口，3、换热式回热器，4、发电机，5、热量流出端网罩，6、热量流出端气缸，7、机体，8、热量流入端气缸，9、蓄热室。 图 1 2、蓄热式太阳能斯特林发电机结构蓄热式太阳能斯特林发电机结构（1）9 一种蓄热式太阳能斯特林发电机已于2013年6月26日申请中国专利，专利号201310261858.9 。 斯特林可逆热机（200710050949.2）、一种太阳能斯特林发电机（201110077563.7）、一种斯特林热机换热式回热器（201210000717.7）、一种斯特林热机工况控制器（201110035499.6） 、多环连接型斯特林可逆热机（201210174097.7）、一种斯特林热机换热装置（201210383424.1）等中国发明专利是本发明的支撑技术。2、蓄热式太阳能斯特林发电机结构蓄热式太阳能斯特林发电机结构（2）10 图图1是蓄热式太阳能斯特林发电机结是蓄热式太阳能斯特林发电机结构构。该蓄热式太阳能斯特林发电机的热该蓄热式太阳能斯特林发电机的热机是机是6个工作腔、双环连接型斯特林发个工作腔、双环连接型斯特林发动机。动机。2、蓄热式太阳能斯特林发电机结构蓄热式太阳能斯特林发电机结构（3）11 真空加热透镜真空加热透镜1安装在热量流入端蓄安装在热量流入端蓄热室热室9的端面上。蓄热室的端面上。蓄热室9位于热量流位于热量流入端中央，蓄热室入端中央，蓄热室9内有热量流入端气内有热量流入端气缸与回热器连接管，并充满熔融盐和缸与回热器连接管，并充满熔融盐和固态蓄热介质。固态蓄热介质。2、蓄热式太阳能斯特林发电机结构蓄热式太阳能斯特林发电机结构（4）12 热量流入端气缸与回热器连接管接出口热量流入端气缸与回热器连接管接出口2到换热到换热式回热器式回热器3之间的连接管没有画出，要求材料绝之间的连接管没有画出，要求材料绝热性好。换热式回热器热性好。换热式回热器3到热量流出端气缸到热量流出端气缸6之间之间的连接管也没画出，要求材料导热性好，管路上的连接管也没画出，要求材料导热性好，管路上还要设置散热片。蓄热室还要设置散热片。蓄热室9和热量流入端气缸和热量流入端气缸8都都外包绝热层。外包绝热层。2、蓄热式太阳能斯特林发电机结构蓄热式太阳能斯特林发电机结构（5）13热机转子置于机体热机转子置于机体7中央，中央，6个活塞组对称卡在热机转子个活塞组对称卡在热机转子上。活塞组两端的活塞分别插入热量流入端气缸上。活塞组两端的活塞分别插入热量流入端气缸8和热量和热量流出端气缸流出端气缸6内。发电机内。发电机4置于热量流出端气缸置于热量流出端气缸6中央的中央的二级密封腔内，发电机转轴与热机转子轴相连。发电机二级密封腔内，发电机转轴与热机转子轴相连。发电机4与热量流出端网罩与热量流出端网罩5之间布置换热式回热器之间布置换热式回热器3到热量流出到热量流出端气缸端气缸6之间的连接管。控制系统在此连接管上连通之间的连接管。控制系统在此连接管上连通6个个工作腔。工作腔。2、蓄热式太阳能斯特林发电机结构蓄热式太阳能斯特林发电机结构（6）143、斯特林发动机设计理论计算斯特林发动机设计理论计算153、斯特林发动机设计理论计算（斯特林发动机设计理论计算（1） 斯特林可逆热机的设计理论已经很完善，由输出功计算公式、平均温度计算公式、限极压力与平均温度关系式、热机效率定义式组成。 中国发明专利多环连接型斯特林可逆热机实施例给出了计算过程。163、斯特林发动机设计理论计算（斯特林发动机设计理论计算（2）173、斯特林发动机设计理论计算（斯特林发动机设计理论计算（3）输出功计算公式：183、斯特林发动机设计理论计算（斯特林发动机设计理论计算（4）平均温度计算公式：193、斯特林发动机设计理论计算（斯特林发动机设计理论计算（5）极限压力与平均温度关系式：203、蓄热式太阳能斯特林发电机优点斯特林发电机优点213、蓄热式太阳能斯特林发电机优点斯特林发电机优点 一、同时具备可蓄热和热机效率高的特点，发电质量高，可直接上网，成为基础电力。 二、实行风冷散热，适宜缺水地区发电，节约水资源，同时降成本。 三、整个发电过程没有污染物排放。 四、蓄热介质不流动，可选用价廉的固态液态混合物。 五、可利用坡地、公路隔离带等槽式系统、塔式系统无法利用的土地，提高土地资源的综合利用率。 六、发电成本有低于现有火电的潜力。22 汇报结束 谢谢！ 23