斯特林热机发展综述

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斯特林热机发展综述斯特林热机发展综述1
丁国忠 张晓青 郭方中 胡兴华 张春萍
华中科技大学能源与动力工程学院制冷与低温工程系 武汉430074
Email:dingguozhong###163.com

摘要：在当前能源紧张的情况下，利用太阳能发电技术成了政府和企业非常关注的重要课题，
本文论述了太阳能斯特林热机的发展，针对实际应用中的难点问题进行了讨论，为太阳能斯
特林热机的发展提供参考。
关键词：斯特林热机，太阳能，综述
1. 引言
能源问题成了-个世界性关注的焦点，在石油和煤炭资源逐渐减少的今天，对于可再生
能源的利用获得了很多政府的资助和支持。我国863 和973 国家项目都提高了对太阳能等可
再生能源利用项目的资助。太阳能作为地球最大的可再生能源，在近年来获得了更多的利用
和发展，中国也成为了太阳能热水器生产的最大输出国，太阳能光伏电池也得到了迅速的发
展，但是利用太阳能效率最高的斯特林发动机在中国的发展却非常不够，在日本每年都有斯
特林发展的技术论坛。本文将对斯特林热机的发展和关键问题进行讨论。
目前我国电力供应持续紧张，无法满足人们生产和生活需要，同时，采用化石燃料供电
对环境造成了严重污染，因此，新能源发电方式越来越引起社会的热切关注。斯特林热气机
是完成热功转换的高效装置，并且对热源品位要求较低，适于以热能形式利用太阳能↑年
来，发达国家加快对斯特林太阳能热发电方式的研究，其研究的方向主要集中在提高系统稳
定性和降低系统发电成本方面；我国曾有少数科研院所从事过船用斯特林热气机、燃烧式（以
麦杆等为燃料）斯特林热气机的研发工作，但最终以电能形式利用太阳能的斯特林发电系统
尚未见成功实例。

2. 斯特林热机的发展
2.1 斯特林热机发展概况
最早的斯特林热机源于 1816 年斯特林发明的回热式热机，专利号是 4081，此热机小，
功率输出是 100W-4kW，并且它很快就被随后的内燃机所取代。
1864 年Ericsson发明了使用反射镜加热排出器气缸热端的太阳能驱动的热空气机[1]
，随
后几年做了-些改进。
第二代斯特林热机始于 1937 年，荷兰的飞利浦公司采用新材料技术把斯特林推上了-
个很高的水平，在对传热和流体物理知识更好的理解下，对结构也做了重大改进，其中最重
要的是菱形结构设计，提高了热机的稳定性。为乡村和偏远地区使用的斯特林也得到很多的
发展，比如古朴塔[2]
研究了 1.9kW太阳能驱动的热机，热机效率 5.7%，整个效率是 2.02%。
随后产生了带透明石英窗口的斯特林热机、带集光收集器的斯特林机和太阳碟式热机技
术。在大量太阳能技术中，碟式斯特林系统被认为拥有最高的太阳能到电能的转换效率。在
太阳能碟式斯特林系统中-般采用高温高压氦气做工质的斯特林热机。其热电转换效率大约
40%。太阳碟式热机技术是最老的太阳能技术之-，上世纪 70 年代末和80 年代初， Advanco
Corporation、United Stirling AB、McDonnell Douglas Aerospace Corparation(MDA)和美国能源
部及NASA喷气推进实验室都研究了现代太阳碟式热机技术。Davenport等[3]
报道的第二代碟

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