蓄热式太阳能斯特林发电机.ppt
1,一种蓄热式太阳能斯特林发电机 A heat storage solar Stirling generator,2,汇 报 提 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3.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,3,1、太阳能热发电技术现状,4,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，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：一是热机效率高，可达20%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（1）,5,在上世70纪年代的能源危机时期，美国政府投入了大量的资金，波音公司组建了一个团队研究碟式太阳能发电系统。开发20千瓦的斯特林发动机。但是，波音公司、以及后来继续该项研究的加州圣地亚哥电力公司、斯特林发动机系统公司都无法解决斯特林发动机的可靠性问题。见证整个开发过程的美国国家可再生能源实验室的退休专家Barry Butler证实：该斯特林发动机的平均无故障时间是40小时，故障原因是工质泄漏。技术障碍导致从事斯特林发动机研发的著名公司美国SES公司近年破产。,1、太阳能热发电技术现状（2）,6,1、太阳能热发电技术现状（3）,碟式太阳能热发电的理想状况是：能蓄热的斯特林发电机的蓄热介质密封在热量流入端蓄热室内，蓄热介质不流动，热量靠蓄热介质内温差在蓄热室内流动。白天太阳能转变成热能后，一部份驱动斯特林发电机发电，其余部份加热蓄热介质，使其温度升高；夜晚高温蓄热介质所蓄热量驱动斯特林发电机发电。,7,1、太阳能热发电技术现状（4）,采用斯特林可逆热机作主体结构的碟式系统，完全能达到这种理想状态。装备这种蓄热式斯特林发电机的碟式系统兼备了现有槽式系统、塔式系统和碟式系统三者的所有优点，制造成本和使用费用降低，完全可成为主要电力供应源。,8,2、蓄热式太阳能斯特林发电机结构,9,1、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（1）,10,一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（2）,11,图1是蓄热式太阳能斯特林发电机结构。该蓄热式太阳能斯特林发电机的热机是6个工作腔、双环连接型斯特林发动机。,2、蓄热式太阳能斯特林发电机结构（3）,12,真空加热透镜1安装在热量流入端蓄热室9的端面上。蓄热室9位于热量流入端中央，蓄热室9内有热量流入端气缸与回热器连接管，并充满熔融盐和固态蓄热介质。,2、蓄热式太阳能斯特林发电机结构（4）,13,热量流入端气缸与回热器连接管接出口2到换热式回热器3之间的连接管没有画出，要求材料绝热性好。换热式回热器3到热量流出端气缸6之间的连接管也没画出，要求材料导热性好，管路上还要设置散热片。蓄热室9和热量流入端气缸8都外包绝热层。,2、蓄热式太阳能斯特林发电机结构（5）,14,热机转子置于机体7中央，6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8和热量流出端气缸6内。发电机4置于热量流出端气缸6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4与热量流出端网罩5之间布置换热式回热器3到热量流出端气缸6之间的连接管。控制系统在此连接管上连通6个工作腔。,2、蓄热式太阳能斯特林发电机结构（6）,15,3、斯特林发动机设计理论计算,16,3、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。,17,3、斯特林发动机设计理论计算（2）,18,3、斯特林发动机设计理论计算（3）,输出功计算公式：,19,3、斯特林发动机设计理论计算（4）,平均温度计算公式：,20,3、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：,21,3、蓄热式太阳能斯特林发电机优点,22,3、蓄热式太阳能斯特林发电机优点,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。,
