斯特林太阳能发电机
2009-8-15 17:02:43 | 作者：125.116.252.*
正文背景色：
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
