斯特林太阳能发电机 25KW太阳能斯特林发动机
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，就此采访了该公司总经理王振声。
中国储能网：请简单介绍一下斯特林发动机的特点和当前的应用范围？
王振声：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。
中国储能网：太阳能斯特林发动机的工作原理是怎样的?
王振声：太阳能斯特林发电系统通过太阳能聚焦装置收集太阳光，再反射到系统的集热器上，巨大的热量加热斯特林发动机中的惰性气体（一般是氦气），气体受热膨胀推动活塞运动，从而带动发电机发电。中国储能网：相对目前太阳能发电领域主流的太阳能发电技术，斯特林发动机应用于太阳能热发电领域的优势在哪里？
王振声：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%。而且目前应用较广的多晶硅太阳能发电技术，其多晶硅生产过程本身就是一个高污染、高排放、高耗能的过程，生产能耗需要3—5年才能回收；
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。
中国储能网：请简单介绍一下斯特林光热发电的应用范围？
王振声：斯特林光热发电由于其自身的特点，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。
中国储能网：相对其他的太阳能发电方式，斯特林光热发电的经济性如何？
王振声：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。从经济性上分析，斯特林光热发电具备较强的市场竞争力。
中国储能网：斯特林光热发电技术目前还属于一项新生事物，您对该技术的商业化应用的前景是如何看的？
王振声：一项技术的商业化利用最为关键的因素是技术与市场的结合。我们研发斯特林光热发电技术，并将其投入商业化运作，是基于这项技术本身特点而决定的：
斯特林机不仅适用于大型发电厂大功率、大范围的需求，而且方便灵活的特性也使其能适用于一家一户，更能解决偏远地区电力需求问题；同时，利用斯特林机储能的特性，该产品可以广泛应用于风光互补型分布式发电厂；除此之外其电热冷三联产的特性使其较其他光热设备能更加充分的利用能源。基于斯特林技术上述特点我对其在太阳能领域商业化应用的前景充满信心，也对我公司研发的产品充满信心。我公司产品的研发起点高、进度快，攻克了技术难关，取得了技术突破，这使得我公司的斯特林机能够在激烈的市场竞争中抢占技术制高点。相信未来在社会各界的关注下，在公司员工的不断努力下，大连星火新能源一定能够引领斯特林光热发电产业实现规模化发展。
光伏电池目前的转换效率已经接近上限，占地大，不能储热，适合独立的房顶发电或小规模发电，成本下降空间越来越小。光热发电系统中槽式热发电系统是最成熟，也是达到商业化发展的技术，塔式热发电系统的成熟度目前不如抛物面槽式热发电系统，而配以斯特林发电机的抛物面碟式热发电系统，虽然有比较优良的性能指标，但目前主要还是用于边远地区的小型独立供电，大规模应用成熟度则稍逊一筹。另外，槽式技术虽然较为成熟，但发电过程需要大量用水；塔式技术也需要大量用水；只有碟式技术发1千瓦时电只需1.4升水，能适应日照时间长的沙漠和戈壁地区，在三种光热发电技术中转化率最高。如果考虑储热系统，其实现在光热发电的成本比光伏要低一些。
光热发电中，斯特林碟式太阳能发动机效率最高，但是由于斯特林发动机属于航空发动机衍生品种，制造技术难度大，目前成本最高，但是随着技术的进步，斯特林发电系统成本下降空间最大。
2009年商务部将多晶硅列入六大“两高”行业名单中，以限制多晶硅产品出口以及来料加工贸易，刚刚从金融危机中缓过劲来的中国经济又遭遇了产能过剩加剧的难题。国家发改委官员表示，中国已将钢铁.水泥等六大行业列入重点调控目录，将协调产业.环保.土地和金融政策，并运用必要的行政手段等，对其进行调控和引导。国务院近期印发的一份通知中，钢铁.水泥.平板玻璃.煤化工.多晶硅.风电设备六大行业被确定为调控和引导的重点。六大行业原则上将不再批准扩大产能的项目。对不符合产业政策要求，不按规定程序审批或核准的项目，一律不得通过企业债.IPO等方式进行融资。 但是我国目前以煤炭为主的能源的结构带来的生态环境压力愈加明显，扩大再生能源比例刻不容缓。全国人大已批准颁布了《可再生能源法》，国家能源局已草拟了新能源发展规划，中央已批准在新疆吐鲁番建设国家新能源示范城，在天津于家堡金融区建首个低碳示范城镇。但煤炭占一次能源消费的比重仍面临上升压力。而多晶硅与风电行业已被国家列入限制行业，发展空间有限，融资渠道被封锁。在这样的背景下：太阳能热发电相比火电和其他可再生能源，具备自身独特的优势，未来有可能成为能源结构中的主要形式。国家刚于2009年12月26日通过修改2006年的可再生能源法，规定电网经营商需购买所有由再生能源所生产的电力。这次修例希望能够提升再生能源发电所占的比重，达致于2020年，再生能源发电占总发电量的15%。太阳能是其中最具增长潜力的可再生能源，运用上也比其他再生能源更灵活。中国幅员辽阔，土地成本低，大西北.内蒙古.青海等高原.沙漠地区的太阳能资源都非常丰富，位居世界第二位，仅次于撒哈拉沙漠。根据汇丰证券的研究报告显示，只需全球百分之一的沙漠地区每天所接收到的阳光，已经足够满足全球人类一天的电力所需，因此中国具备良好的潜力开发太阳能发电市场。国家发改委表示至2020年，国家将投资人民币2,000亿元（约293亿美元）于再生能源市场，可见太阳能发展的市场空间巨大。而多晶硅产业污染严重能耗大，这些问题已经被国家相关部门认识。在这样的背景下发展发展光伏以外的太阳能利用技术显得尤为重要。 在太阳能光伏发电以外可供开发的就是太阳能热发电，而太阳能热发电现在有塔式，槽式，碟式三种主要形式。相比太阳能热发电的另外两种形式（塔式和槽式），碟式斯特林太阳能热发电系统因分布.并网均适宜，转换效率高.成本下降空间最大而成为最具商业前途的技术路线。 斯特林发动机作为碟式太阳能热发电系统的核心组件，在工程动力与能源利用领域应用广泛，未来市场空间巨大。碟式斯特林太阳能热发电拥有几大优势： 太阳能利用效率高达90%。 生产工艺简单，成本低，为光伏发电的1/5-1/10。 发电规模灵活，发电量可大可小，便于利用。 安装简便，不受地形和地理环境限制。 无需用水，可在沙漠等缺水地区使用。 生产过程环保绿色无污染，设备投资少。 具备低成本的热能储存功能，可供夜间发电。 拥有以上这些优点，碟式斯特林太阳能发电相比其他新能源项目拥有绝对的发展优势和前景。在新能源掘金的的道路上必然比其他行业走的更快更远，开创一个更加广阔的空间。2009-8-15 17:02:43 | 作者：125.116.252.*
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太阳能斯特林发动机，保证中国能源独立性
二十四年前，本人在中国上海召开的第二次斯特林发动机国际会议上发表主题
演讲，题为【斯特林发动机在中国未来发展的美好前景】。当时我的身份是美国斯特林发动机研发伙伴有限公司的主要负责人和中国科学院热物理研究所的访问顾问。我在演说中宣布，由美国斯特林发动机研发伙伴有限公司负责安排，美国机械科技股份有限公司的斯特林发动机技术将转让给中国。请参考附上的本人在斯特林发动机国际会议的讲话稿的封面、上海船用柴油机研究所和美国斯特林发动机研发伙伴有限公司签订的技术转让协议书。
过去的20多年，全球工程界在斯特林发动机的应用上已经取得长足的进步，
产生了各种新的名称，或被称为热气机或外燃机。后者目的是区别著名的内燃机。现在，无论深海、地球表面及太空都可看到斯特林发动机的工作踪迹。因为该发动机从外部加热产生机械动力，使用的燃料，形式或来源几乎无限。可用太阳能、化石燃料、核燃料，废热和就地取材的各种形式的热能，引起人们的特别兴趣。总有一天我们会发现，植入人体的人工心脏，用核同位素斯特林发动机搏动，不需加油或充电。
推动斯特林发动机的最佳外热源，毫无疑问是太阳能。相对传统的内燃机，以太阳能作为斯特林发动机的动力，其运作原理十分简单，从生态和可再生的角度，他们是最佳组合。与内燃机相比，斯特林发动机在应用方面可尽量小型化，没有阀门，不用气化和点火系统，成本最低。工作气体被密封在斯特林发动机里，发动机汽缸从外部加热。太阳能斯特林发动机绝对不需要传统内燃机的进气和排气阀门。因此，尽管斯特林发动机机械效率很高，却很简单。最重要的是，由于其高热能集聚能力，相较太阳能光伏发电板，它更适合大型电力事业。
本文撰写之日，两个最大的太阳能斯特林发动机电力厂仍在建设中。太阳能发电一厂由美国南加州爱迪生公司在加州莫哈韦沙漠兴建，太阳能发电二厂则由圣地牙哥燃气和电力公司在南加州皇县兴建。两个项目的功率和设计发电量说明如下：
一厂规模：50万千瓦（足30万家庭用电），将扩大到85万千瓦。
使用2万－3.4万个碟型斯特林系统
购电合同：20年
厂址在加州巴石头以东的莫哈韦沙漠
二厂规模：30万千瓦，将扩大到90万千瓦。
使用1.2万－3.6万个碟型斯特林系统
购电合同：20年
厂址在南加州皇县
一厂的第一阶段50万千瓦项目，计划2009年底建成投产。投产后，将成为世界上最大的太阳能公用事业发电厂。问题是，大型太阳能斯特林发电技术如何及能否好得足以取代现有可再生能源和常规燃料发电厂的技术？“确实好得很！”答案是响亮的。否则，作为经验丰富的公用事业发电厂的业主，南加州爱迪生公司和圣地亚哥燃气和电力公司不会急于埋头这两个庞大的项目。在今天原油价格徘徊于每桶150美元的形势下，两个项目已经没有内幕，而是更轻易地成为他们的选择。本人在此就他们可能采取的理性推理，试作解释如下。
首先，两个太阳能斯特林发动机项目所采用的称为阳光接收器的技术，光电转换率达31.25％，保持着太阳能发电技术的最高效世界纪录，是一种高度集聚利用太阳能的技术，远远超过任何竞争对手。阳光接收器每个高38英尺，宽40英尺，
能产生25千瓦的电力，意味着它发出的每度电所需空间要比光伏发电少得多。太阳能光伏发电板占地大、电价高、效率比太阳能斯特林发动机低10％，在竞争大型公用事业供电技术时被取消资格。上述公用事业供电计划小组审查过一个最大的太阳能光伏发电计划，发现这个8万千瓦能为五万家庭供电的太阳能光伏电厂，其设计发电量只有上述一厂或二厂发电规模的十分之一。一厂和二厂全部竣工后，发电量达175万千瓦，相当于两个大型核电厂，能为93万个家庭供电。斯特林发动机系统的发电量是相同投资规模的光伏发电的5倍。鉴于中国正着手发展一系列的核电厂，让我们将核电厂和太阳能斯特林发动机发电厂作比较。
由于防核辐射和泄漏的严格监管条例，所有核电厂都必须安置在强化遏制泄漏的室内。所有的冷、热水循环系统都必须严密保护。因此，核电厂的成本实际上高于同规模矿物燃料发电厂，建设周期也过长。尽管所有核电厂都设计了安全系数，机械故障和人为失误仍在所难免。如美国三哩岛意外和俄罗斯的切尔诺贝利事故就是例子，后果让人无法接受。因目前中国人均电耗不到美国的十分之一，肯定需要更多电力。有朝一日中国人均耗电量赶上美国，将是一种什么样的前景呢？
发电需要巨额能量，太阳能斯特林发动机系统在与中国和其它大国选择的核电厂和可再生能源的优势对比中遥遥领先。加州为斯特林发动机投赞成票更让其声名鹊起。中国不该观望。三哩岛事故三十多年来，美国一再推迟核电厂的建设，值得赞扬。有着巨大太阳能潜力的大国如美国、巴西和中国，只需很少核电厂则可。在中国建30多个核电厂，实乃匪夷所思。先不说成本可怕，即使最为边远的核电厂熔垮，也是后果不堪设想，不负责任的。我曾在田纳西谷核电厂销售时任中国国家核能公司的代表（请见所附我和核能公司的合同）。三哩岛和切尔诺贝利的噩梦依然困扰着我。
斯特林发动机使用普通热能，生产的是可再生能源，规模可大可小，无论城市、农村、草原、山谷、平原、山地，处处皆可建，在中国的应用无限。它继续给中国“承诺”一个最美好的未来。
中国是富煤国家，是世界上煤储量最多的国家之一。但许多煤矿工人为此付出高昂的代价。日益严重的煤矿意外，变得越来越不被会接受。提高矿工的保护是唯一有良心的法规，但自然会增加煤炭开采成本。假设中国能够在安全和煤炭开采、运输和其他污染问题之间取得一个和谐平衡，使用煤炭作为大型燃料源则仍然未可厚非。现在，让我们就煤和太阳能发电作理性的评估。太阳能用于斯特林发动机，直接、简单、干净、绝对没有污染，加上其免费和可再生等无与伦比的优点。可以说：阳光当之无愧是“生活中最好的免费东西”。
煤炭作为发电能源，有两种用法。一是在常规炉直接燃烧，在流化床燃烧更完全些。另一种是将煤液化或气化。然则无论哪种方式，煤炭都必须先行清洁处理，洗煤的废水和废料的处置始终是个麻烦，也会增加巨额成本。说的难听一点，我们只是让二氧化碳污染的排放推后而已。
太阳能斯特林发动机的无污染和可再生是不争的事实。此外，其最大优势是，发动机维修率低，短期内回收投资。太阳能斯特林发动机不象柴油机和蒸汽轮机，无需许多额外辅件。在太阳能斯特林发动机工作的流体永久密封。引擎在设计寿命期内不必更换或处理。相对蒸汽轮机的锅炉和柴油发动机的燃烧室，其没完没了的保养和维修大大增加业者的经营成本。再者，不论锅炉蒸汽机还是柴油引擎，排气系统所造成的污染早已恶名昭著，毋庸赘述。
归根结底，不论是国家策还是地方措施，能源越是独立，成本越低，污染越少，环境越美。不论站在任何立场，选择使用太阳能斯特林发动机，改进能源的独立性，都是最可行的解决方案。本建议基于本人40多年作为及私营企业节能工程师的经验而提出，拳拳之心，唯天可表。中国正处于现代化建设非常关键的阶段，科学发展观要求人与自然和谐，整个会需要与世界和谐。
中国作为一个崛起复兴中的大国，正扮演一个负责任大国的角色，我们有必要在可再生能源的策上给世人树立一个榜样。对于我们在此表述的太阳能发动机充分明显的优点，如不将其作为中国独立能源策的主要部分纳入考虑，实在不合情理。如蒙邀请，我们将很乐意和有关能源决策机构及省市领导讨论这一议题。一份斯特林发动机发电厂的项目建议书内容提要，函索可供。
为能源的独立性，加油！
世界和谐组织的绿色能源委员会
太阳能斯特林发动机伙伴公司
总召集：冯忠华博士
中文翻译：世界和谐组织理事林光前
2008年7月
