中國科學院研制出百千瓦級新型發電樣機

發布時間：2023-11-03 14:49 原文鏈接：中國科學院研制出百千瓦級新型發電樣機

原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/11/511601.shtm

近日，中國科學院理化技術研究所（以下簡稱理化所）成功研制出百千瓦級自由活塞熱聲斯特林發電系統，標志我國率先掌握了大功率自由活塞熱聲斯特林發電技術。

自由活塞熱聲斯特林發電技術是一種新型熱發電技術，基于該技術的發電系統具有機械運動部件少，可靠性高；理論振動小、噪聲低；理論效率高，與同溫限卡諾循環效率相等；熱源適應性好，可以利用太陽能、余熱、生物質能等各種不同形式的熱源等優點。

該類型發電機主要包括自由活塞熱聲發動機、直線電機兩部分，系統內部一般充注高壓的氦氣作為工作介質。其中，發動機不同于傳統熱機動力系統，沒有壓縮機、膨脹機等機械運動部件，而是利用聲波壓力的交替升高和降低實現氣體的壓縮和膨脹，同時通過氣體的往復運動與處于不同位置的高、低溫換熱器壁面進行換熱，從而完成能量的轉化過程；直線電機的活塞與氣缸之間保持10微米至30微米的微小間隙，互不接觸，既能起到動密封的作用，又能避免機械磨損。

然而，由于自由活塞熱聲斯特林發電技術存在復雜的熱動力學問題，且涉及多項高難度加工及制備技術，單機最大功率一直難以獲得進一步的突破。較小的單機功率極大地制約了該技術的推廣應用。

在中國科學院先導項目支持下，理化所熱聲技術研究團隊創建了先進的熱聲分析和設計理論，闡明了熱聲轉換、聲場調節、聲電匹配等機理問題，突破了高功率交變換熱、高精度氣體間隙密封、氣體彈簧以及氣浮支撐等多項關鍵技術，研制出百千瓦級自由活塞熱聲斯特林發電系統。

經專家組現場測試，在熱源溫度為530攝氏度時，實測最大發電功率達到了102千瓦，突破了百千瓦發電功率。

相關負責人介紹，自由活塞熱聲斯特林發電機功率的突破極大地拓展了其應用領域，使之成為了一種可以與內燃機相媲美的能源轉換技術。