碟式斯特林太阳能热发电的技术发展_朱辰元

基于碟式太阳能热发电系统的热电联供技术研究引言：能源危机和环境保护是当今全球面临的重大挑战。

解决这些问题的关键之一是开发可再生能源，如太阳能。

太阳能发电是一种环保、可持续的能源选择，但传统太阳能电池在转化效率和稳定性方面仍然面临一些问题。

因此，研究人员一直在寻找新的途径来提高太阳能的利用效率。

本文将着重介绍基于碟式太阳能热发电系统的热电联供技术研究。

1. 碟式太阳能热发电系统的原理碟式太阳能热发电系统又被称为太阳碟发动机，其基本原理是将碟式聚光器（集热器）利用太阳能将光能聚焦在一个小区域上，使得该区域能量密度极高，并通过吸热转化为热能。

碟式聚光器通常由多个镜片组成，可以跟踪太阳运动以最大程度地吸收太阳能。

通过驱动发电机或蒸汽涡轮，将热能转化为电能，实现太阳能的高效利用。

2. 碟式太阳能热发电系统的优势与传统的平板太阳能电池相比，碟式太阳能热发电系统具有以下几个优势：（1）高效：碟式聚光器将太阳能聚集在一个小区域内，光线密度大大提高，可以实现较高的转换效率。

（2）稳定性：由于碟式太阳能热发电系统可以自动跟踪太阳运动，因此可以在不同时间、不同角度下都能够吸收到最大量的太阳能，这使得系统的稳定性更高。

（3）灵活性：碟式聚光器可以根据需求进行调整，以适应不同聚光倍率和功率要求，从而满足各种应用场景的需求。

3. 碟式太阳能热发电系统的应用（1）热电联供系统：碟式太阳能热发电系统可以同时产生电能和热能。

在热电联供系统中，热能可以用于供暖、热水或其他加热需求，电能可以用于满足建筑物的电力需求。

这种方法不仅提高了能源利用效率，还减少了对传统能源的依赖。

（2）工业生产：碟式太阳能热发电系统可以应用于工业生产，例如太阳能热镀膜系统、太阳能热炉等。

这些系统可以利用太阳能提供高温热源，满足工业生产中的高温需求。

（3）农业应用：碟式太阳能热发电系统还可以被用于温室农业，提供充足的热能和电能，为植物的生长提供合适的环境。

4. 碟式太阳能热发电系统的研究进展当前，关于碟式太阳能热发电系统的研究主要集中在以下几个方面：（1）改进聚光器设计：研究人员正在改进碟式聚光器的材料和结构，以提高其聚光效率和耐候性。

碟式斯特林太阳能热发电系统
汇报说明
一、碟式斯特林太阳能发电系统系统概述
碟式斯特林太阳能热发电系统包括聚光器、接收器、热机、支架、跟踪控制系统等主要部件。

系统工作时,从聚光器反射的太阳光聚焦在接收器上,热机的工作介质流经接收器吸收太阳光转换成的热能,使介质温度升高,即可推动热机运转,并带动发电机发电。

斯特林热发电系统的效率非常高,最高光电转换效率可达30%，其单机容量较小,一般在5～25kW之间,适合建立分布式能源系统,特别是在农村或一些偏远地区具有更强的适应性。

二、华电电科院开展的碟式斯特林太阳能发电项目介绍
华电电科院计划在青海格尔木建设一个98kWp（10台10kW）的斯特林光热电站，嵌入到在整个10MW光伏电站中。

每台斯特林发电系统都配有整流器，将输出的400V/50Hz的交流电整流成直流电，如图所示，然后10台为一组配逆变器，将输出电能逆变成符合电网要求的交流电，最后通过变压器将电压升直10kV，送入高压电网。

三、与华电电科院合作前景
碟式斯特林热发电系统的发电效率是光伏发电的2倍左右，成本约4万元/千瓦，实现国产化后，成本可降到2万元/千瓦，届时成本和光伏相当，而其发电量是光伏的2倍，按目前国家实行的1元/kWh上网电价，其利润较光伏发电高很多，应用前景广阔。

目前，华电电科院已经和瑞典厂家签订了12台斯特林发电机购买协议，其中10台用于在青海格尔木建设一个98kW的光热电站，另外2台放在其负责的国家能源局分布式能源中心研究核心部件的国产化技术。

集团公司拥有良好的机械加工基础，可以和华电电科院共同开展斯特林发电机的国产化合作，抢占国内光热发电市场。

蝶式太阳能热发电系统的技术创新与国际合作机制随着全球能源需求不断增长和环境问题的日益严重，可再生能源已成为解决能源危机和减少碳排放的重要途径。

在所有可再生能源中，太阳能光热发电被广泛认为是最具潜力的代表之一。

而蝶式太阳能热发电系统作为一种新型的太阳能热发电技术，其技术创新和国际合作机制的发展至关重要。

蝶式太阳能热发电系统是近年来涌现的一种基于太阳能的集热、蓄热和发电的系统。

该系统通过聚光镜反射太阳光的热能并集中到集热管上，利用集热管中的工质传递热量，并在发电机组中将热量转化为电能。

与传统的太阳能光热发电系统相比，蝶式太阳能热发电系统有着更高的光热转换效率和更低的成本。

技术创新是推动蝶式太阳能热发电系统发展的关键因素之一。

目前，该系统的关键技术主要包括聚光镜的设计与制造、集热管的热传导性能、工质的选择和发电机组的设计等。

在聚光镜方面，通过采用复合材料和光学镀膜等创新技术，可以提高聚光镜的反射效率和抗腐蚀性能。

在集热管方面，通过改良材料的热传导性能和管壁结构的设计，可以提高集热管的热能吸收和传递效率。

在工质的选择方面，研发高效的热媒介是关键，以确保热能能够快速、稳定地传递到发电机组中。

此外，发电机组的设计也需要不断创新，以提高发电效率和降低成本。

蝶式太阳能热发电系统的技术创新不仅需要国内的研发力量，还需要与国际社会的合作共享经验和资源。

国际合作机制为技术创新提供了广阔的平台。

各国可以通过合作开展技术研发和实验验证，并分享各自在材料、工艺、设计和运营方面的最佳实践。

同时，国际合作还可以促进技术标准的统一和共享知识产权的保护，加快蝶式太阳能热发电系统的推广和普及。

在国际合作机制中，各国政府、企业和研究机构扮演着不可或缺的角色。

政府应加大对蝶式太阳能热发电系统技术创新的支持力度，提供资金和政策支持，鼓励企业和研究机构参与国际合作。

同时，企业应积极参与技术研发和市场拓展，推动技术创新向商业化和产业化方向发展。

碟式斯特林太阳能热发电系统接收器聚热技术朱辰元;孙海英;梁伟青;杨戈尔;张建敏【摘要】接收器在碟式斯特林太阳能热发电系统的能量转换效率中起着重要的作用.介绍了接收器的一般分类和结构特点,并利用12m聚光碟进行有关接收器在不同尺寸下的内部聚热量和温度分布等相关研究.试验结果表明,在相同条件下,接收器内聚热量的大小取决于聚光碟的聚焦能力和接收器的结构尺寸,接收器的深度和聚热量成反比,深度越小,聚热量越大；接收器的深度和加热管的温差成反比,深度越大,温差越小.试验所得数据和聚热规律,可为后续的接收器设计和制造提供有效的改进依据.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2013(034)003【总页数】6页(P270-274,277)【关键词】碟式斯特林太阳能发电系统;聚热技术;接收器【作者】朱辰元;孙海英;梁伟青;杨戈尔;张建敏【作者单位】上海齐耀动力技术有限公司,上海 201203;上海齐耀动力技术有限公司,上海 201203;上海齐耀动力技术有限公司,上海 201203;上海齐耀动力技术有限公司,上海 201203;上海齐耀动力技术有限公司,上海 201203【正文语种】中文【中图分类】TM615碟式斯特林太阳能热发电系统（下称碟式发电系统）主要由斯特林发动机、聚光碟、控制系统和接收器组成，其中接收器部件起着聚集太阳辐射热量并将该热量传递给斯特林发动机的功能，其结构和性能在碟式发电系统的能量转换效率中起着重要作用。

目前，对碟式发电系统中的一些专用技术仍需要进行研究，接收器就是其中之一。

国外使用的一些接收器，由于经聚光碟聚焦的辐射能在接收器内部分布不均匀，导致斯特林发动机的加热管管壁上出现热斑，热斑为局部高温点，该温度足以熔化加热管壁，使斯特林发动机由于加热管破裂导致工质泄漏无法继续工作，影响了碟式发电系统的可靠性。

上海齐耀动力技术有限公司通过对接收器的研究，掌握可靠的聚热技术，获得接收器内部温度场的分布规律，这对提高碟式发电系统的可靠性，尽快实现碟式产品商业化的应用具有重要意义。

碟式斯特林光热发电
碟式斯特林光热发电
太阳能碟式斯特林光热发电技术发展一直在缓慢中前行，在碟式斯特林技术面临的一系列挑战中，斯特林发动机的造价昂贵，使得整个发电系统的成本居高不下，成本过高迟滞了该技术的成熟化发展和商业性应用。

一、斯特林碟式聚光太阳能技术特点：
（1）发电效率高、发电（并网）质量好、发电量无衰减；
（2）斯特林聚光碟使用干式冷却，无需大型冷却系统或冷凝塔，无需消耗大量水资源；
（3）既可以应用于建设大面积的光热发电站，也可采取风光互补的发电方式，应用于现有的风电场；同时还可以采用光热、燃气综合加热的混合发电方式，可以实现电热冷“三联产”；
（4）标准组具有高度规模扩展性和灵活性特点，即可规模化部署，也适用于分布式发电；
（5）对地形要求低，占地面积小，可充分利用荒地，特别适合在沙漠、山丘等缺水地区以及适合于在缺水、缺电的偏远海岛、农村、牧区、海洋钻井平台等地区建立分布式电站。

二、产业发展情况：
从国内外来看，太阳能碟式光热发电项目总体上处于示范阶段，主要是用来记录运行数据，监控其运行性能，兆瓦级的示范项目还没有，还不具备大规模化生产制造能力，从示范推向商业化规模的应用还需要技术进步和政策扶持。

三、存在的关键问题：
1、由于没有规模化的量产拉动，斯特林光热发电系统的关键零部件加工工艺、加工质量和加工成本还不成熟稳定。

需要在规模化量产的基础上，优化设计、改进工艺，降低加工成本，从而提高设备运行的稳定性，使设备发电效率达到最优。

2、国内政府的相关鼓励和扶持政策迟迟未出台，特别是光热发电
标杆电价政策还没有明晰，导致太阳能碟式光热发电产品与技术在国内进入市场化与商业化运作的进程缓慢。

碟式太阳能热发电系统的总体规划与布局设计随着能源需求的不断增长和对可再生能源的关注，太阳能热发电系统成为一种受到广泛关注的清洁能源解决方案。

碟式太阳能热发电系统作为一种较新的技术，具有高效能源转换和灵活的布局特点。

本文旨在讨论碟式太阳能热发电系统的总体规划与布局设计。

1. 碟式太阳能热发电系统概述碟式太阳能热发电系统是一种利用太阳能将热能转换为电能的技术。

它基于碟式聚光器将太阳光线集中到接收器上，通过热力工质吸收太阳能并进行工质循环使发电机组产生电能。

相比于传统平板式太阳能热电系统，碟式系统具有更高的能量转换效率和更小的占地面积。

2. 总体规划碟式太阳能热发电系统的总体规划主要包括选择适宜的区域、确定设施规模和布局、以及与电网的连接计划。

首先，选择适宜的区域是关键。

考虑到太阳能资源的充足性和地形条件的便利性，应选择日照时间长、阳光充足的地区进行建设。

此外，地形应尽量平坦，以便安放太阳能碟片和相关设施，并提供最佳的碟片聚光效果。

其次，确定设施规模和布局。

根据需求和可用空间，确定碟式太阳能热发电系统的规模和数量，同时考虑到系统的可扩展性和后续运维需求。

为确保系统的高效运行，设施之间的布局应考虑最大程度的太阳能收集效率，避免遮挡和互相干扰。

最后，与电网的连接计划。

由于碟式太阳能热发电系统是一种分布式能源系统，与电网的连接非常重要。

在总体规划阶段，应考虑如何将系统的发电能力与电网的需求相匹配，并制定合理的电力调度和传输方案。

此外，也需要考虑系统的稳定性和可靠性，采取适当的备份和保护措施，以应对可能发生的故障和突发情况。

3. 设备布置和排列方式碟式太阳能热发电系统的设备布置和排列方式对系统的运行效率和空间利用率具有重要影响。

以下是几种常见的布置方式：首先，线性排列布局。

将碟式太阳能发电系统安排成一行或多行，并保持一定的间距。

这种布置方式适合较大的场地，能够更充分地利用太阳能资源，但也会占据较大的土地面积。

碟式太阳能斯特林光热发电装置原理及前景1816年，苏格兰牧师罗伯特·斯特林(RobertStirling)发明了一种独特的外燃热机。

这是一种外燃的闭式循环往复活塞式热气机，有别于依靠燃料在发动机内部燃烧获得动力的内燃机。

此种热气机被称为斯特林发动机。

时隔近200年后的今天，伴随太阳能发电技术的开发，这种斯特林机正在被应用在太阳能光热发电领域。

记者日前获悉大连星火新能源发展有限公司研发成功25KW太阳能斯特林发动机。

斯特林发动机也称外燃机，它的发明距今已有近200年时间，和蒸汽机的历史差不多，它的特点首先是燃烧连续，由于工质不燃烧，因此没有内燃机的爆震现象，噪音低；其次可以使用任何燃料，其燃烧室在外，燃烧的过程与工质无关，适用于各种热源，对燃烧方式无特殊要求，体积小、重量轻、噪音低、寿命长、维护方便、燃烧效率高。

这种热气机目前在世界上应用于军事领域较多，特别是在潜艇上的应用十分广泛。

斯特林发动机应用于太阳能热发电领域的优势：光伏方面，无论是单晶硅、多晶硅或薄膜电池技术应用在光伏发电上的光电转化效率一般都在8%—15%左右，而且其转化效率衰减快，一般3—5年就衰减5—8%。

光热方面，目前应用较多的太阳能槽式、塔式光热发电的光电转化率也只有9%和11%。

相比之下，碟式太阳能斯特林光热发电的光电转化率高达33%。

而且还存在应用灵活、无需消耗大量水资源、占地面积小等优势。

斯特林光热发电不但可以应用于建设大面积的光热发电站，也可采取风光互补的发电方式，应用于现有的风电场；同时还可以采用光热、燃气综合加热的混合发电方式。

同时，也特别适合在沙漠、山丘等缺水地区；适合于在缺水、缺电的偏远海岛、农村、牧区、海洋钻井平台等地区建立分布式电站，也适用于城市楼宇家用小型电站离并网供电方式。

碟式太阳能斯特林光热发电达到批量化应用后，其成本预计可以达到1美元/瓦，与光伏发电的投资成本接近，更低于传统的槽式光热发电的2.7美元/瓦和塔式光热发电2.5美元/瓦的平均成本。

斯特林发动机与碟式太阳能热发电技术的研究进展作者：唐大伟李铁桂小红来源：《新材料产业》 2012年第7期文/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太阳能光伏发电和太阳能热发电2种形式，其中，太阳能热发电具体又分为槽式、塔式和碟式3种形式。

在碟式太阳能热发电系统中，将光能转换成电能的核心装置就是斯特林发动机，可以说，斯特林发动机的工作特性决定了碟式太阳能热发电系统的工作特性，其技术的发展程度也决定了碟式太阳能热发电技术的成熟程度。

一、斯特林发动机与碟式太阳能热发电系统的工作原理及特点1.斯特林发动机简介斯特林发动机，又称热气机，是一种外燃机，即依靠外部热源对密封在机器中的气体工质加热，使其不断热胀冷缩，进行闭式循环，推动活塞做功。

斯特林发动机最早由英国的罗伯特.斯特林于1816年发明，用于矿井取水。

目前，用于斯特林发动机的常见气体工质有空气、氦气、氢气。

斯特林发动机对外燃方式无特殊要求，只要外部热源的温度高于机器中工质的温度即可，加热方式灵活，既可以使用传统的化石燃料，又可以使用太阳能、生物质能，以及具有一定温度的工业废热作为热源。

根据斯特林发动机的设计要求，热源温度可高可低，几十摄氏度的温差即可使其运转起来。

斯特林发动机的热效率很高，在热力学理论上等于同温限下的概括性卡诺循环效率。

斯特林发动机与内燃机最大的区别在于：在做功时，内燃机是通过燃料在气缸内部瞬间气化，上升到很高的温度和压力，然后以爆震的方式推动活塞；而斯特林发动机是依靠外部的热源对热膨胀气缸中的工质持续传热，使其不断升温升压，然后推动活塞做功。

因此，斯特林发动机在工作时较内燃机平稳，而且噪声也小很多。

在石化能源危机越来越严重的今天，斯特林发动机由于具有不受热源形式限制、运行噪声低、热效率高等突出优点，在几十、几百甚至几千瓦的小功率级别分布式供能领域里，日益受到重视，并有望发展成为一种用于微小型分布式供能系统的成熟可靠的动力设备。

碟式太阳能热发电系统中斯特林发动机的研究王译旋【摘要】Based on the analysis of operating principle of dish-stirling solar power generation system, the article uses the stirling engine in the system of dish-stirling solar power generation as the object, analyzes the key technique of stirling cycle and engine, and combined the research status of stirling engine in dish-stirling solar power generation system, pointed out many research hot points of stirling engine, provides a reference for relative research of dish-stirling solar power generation system.%在分析碟式太阳能热发电系统工作原理的基础上，以碟式太阳能热发电系统中的斯特林发动机为研究对象，分析斯特林循环以及斯特林发动机的关键技术。

结合碟式太阳能热发电系统中斯特林发动机的研究现状，指出斯特林发动机的诸多研究热点，为碟式太阳能热发电系统相关研究提供依据。

【期刊名称】《农业科技与装备》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P40-42)【关键词】碟式太阳能热;发电系统;斯特林发动机;斯特林循环【作者】王译旋【作者单位】沈阳农业大学信息与电气工程学院，沈阳 110866【正文语种】中文【中图分类】TU995在化石能源储量日益减少、环境污染问题越来越突出的背景下，太阳能因具有储量丰富、便于获取及无污染等特征，被认为是未来重要的可再生能源。

碟式太阳能热发电系统的高效能量转换技术研究太阳能作为一种清洁可再生能源，被广泛应用于发电领域。

碟式太阳能热发电系统作为一种新型的太阳能利用技术，具有高效能量转换和紧凑结构的特点，正逐渐受到研究者和工程师的关注。

本文将介绍碟式太阳能热发电系统的工作原理以及目前已取得的高效能量转换技术，并展望未来的发展方向。

碟式太阳能热发电系统主要由太阳能反射器、碟式集热器、储热器和发电装置组成。

首先，太阳能反射器的作用是将太阳辐射的能量聚焦到碟式集热器上，提高能量利用效率。

然后，碟式集热器将太阳辐射能转化为热能，常用的材料是高温抗氧化陶瓷。

储热器将集热器产生的热能储存起来，在夜间或阴天时提供持续的热能供应。

最后，热能通过发电装置转化为电能，常用的发电装置是斯特林发动机或塔形燃气轮机。

要实现碟式太阳能热发电系统的高效能量转换，需要关注以下关键技术。

首先，太阳能反射器的设计对能量转换效率有着重要的影响。

通过优化反射器的形状和表面特性，可以提高反射效率以及匹配度，使得更多的太阳辐射能聚焦到集热器上。

同时，使用高反射率的材料可以减少反射能量的损失，提高热能转换效率。

其次，碟式集热器的设计也是提高能量转换效率的关键。

由于碟式集热器的结构紧凑，热损失较小，能够更有效地将太阳辐射能转化为热能。

同时，采用多层结构和纳米材料等技术，可以增加集热器的表面积，提高热传导效率，从而进一步提高能量转换效率。

另外，储热器的设计也对能量转换效率有着重要影响。

通过选择合适的储热材料和优化储热系统的结构，可以提高热能的储存密度和热能的释放速率，从而确保系统在夜间或阴天时能够持续供应热能。

研究人员还可以探索利用相变材料和化学反应等方法来增加储热系统的能量存储密度和热能的释放速率。

此外，发电装置的选择也会影响能量转换效率。

斯特林发动机和塔形燃气轮机是两种常用的发电装置。

斯特林发动机具有高效能转换、低排放以及低噪音等优点，适用于低温热能转换。

而塔形燃气轮机则适用于高温热能转换，可以实现更高的电能转换效率。