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近(jin)年來，在(zai)中國科學院戰略性先導科技專項的(de)支持下(xia)，理化技術研(yan)究所熱聲技術研(yan)究團隊基(ji)于先進的(de)熱聲理論，闡(chan)明了(le)(le)聲場調節、聲電匹(pi)配、活塞漂移等(deng)機理問題，建立了(le)(le)系統的(de)設計(ji)優化與分析理論，突破了(le)(le)氣體彈簧、氣浮支撐、冷卻等多項(xiang)關鍵技(ji)術，研制出國(guo)際(ji)首(shou)套百千瓦級自由活塞(sai)熱(re)聲斯特林(lin)發電系統。近期，經專家組現場測試，在熱(re)源溫(wen)度為530℃時(shi)（熔鹽(yan)加熱(re)），該(gai)(gai)樣機實測最大(da)發電功(gong)率(lv)達(da)到102kWe，突破了百千瓦發電功(gong)率(lv)。該(gai)(gai)樣機的研制成(cheng)功(gong)，使我國(guo)成(cheng)為在國(guo)際(ji)上首(shou)個掌握大(da)功(gong)率(lv)自由活塞(sai)熱(re)聲斯特林(lin)發電研制技(ji)術的國(guo)家，在熱(re)發電(dian)、生物質發電(dian)以及冷熱(re)電(dian)分布式聯供等領域具有廣泛的應用(yong)前(qian)景。

自由活塞熱(re)(re)聲(sheng)斯特(te)林發電(dian)(dian)技術是一種(zhong)新(xin)型熱(re)(re)發電(dian)(dian)技術。基于該(gai)技術研制的發電(dian)(dian)機，主要(yao)(yao)由自由活塞熱(re)(re)聲(sheng)發動機和直線電(dian)(dian)機兩部分組成。發動機主要(yao)(yao)組成部件(jian)為加熱(re)(re)器、熱(re)(re)聲(sheng)換能(neng)器（傳統稱(cheng)回熱(re)(re)器）、冷(leng)卻器等(deng)，直線電(dian)(dian)機主要(yao)(yao)組成部分為動力活塞、永磁體、線圈(quan)等(deng)。

外部熱(re)(re)源通(tong)過加(jia)熱(re)(re)器(qi)向發動機(ji)(ji)輸入熱(re)(re)量(liang)，提高加(jia)熱(re)(re)器(qi)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)；外部冷源則從(cong)冷卻器(qi)帶(dai)走熱(re)(re)量(liang)，使之維持(chi)在較低的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)。“當加(jia)熱(re)(re)器(qi)和冷卻器(qi)之間的(de)(de)(de)(de)溫(wen)差達到一定值(zhi)、熱(re)(re)聲(sheng)換能(neng)器(qi)內部形(xing)成一定的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)梯度(du)(du)時，發動機(ji)(ji)內部的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)就會產(chan)生自激聲(sheng)振蕩，也(ye)就是氣(qi)體(ti)(ti)往復運動，將熱(re)(re)能(neng)轉(zhuan)化(hua)(hua)為聲(sheng)波形(xing)式的(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)械(xie)能(neng)。”中(zhong)國科學院理(li)化(hua)(hua)所研究(jiu)員羅二(er)倉說，發動機(ji)(ji)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)聲(sheng)波又會推(tui)動直(zhi)線電(dian)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)動力活塞往復運動，帶(dai)動永磁體(ti)(ti)改變(bian)線圈(quan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)磁通(tong)量(liang)，感(gan)應出交流(liu)電(dian)，從(cong)而(er)完(wan)成機(ji)(ji)械(xie)能(neng)到電(dian)能(neng)的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)化(hua)(hua)。

不同于汽輪機(ji)、燃(ran)氣(qi)(qi)輪機(ji)和(he)(he)內燃(ran)機(ji)等傳統(tong)的(de)(de)熱(re)機(ji)動(dong)力系統(tong)，該類型(xing)發(fa)電機(ji)中的(de)(de)熱(re)聲(sheng)斯特林發(fa)動(dong)機(ji)沒有壓(ya)縮(suo)機(ji)、膨脹機(ji)等機(ji)械運動(dong)部件。“它主要是利用聲(sheng)波壓(ya)力的(de)(de)交(jiao)替升高和(he)(he)降低(di)實現氣(qi)(qi)體的(de)(de)壓(ya)縮(suo)和(he)(he)膨脹，同時通過氣(qi)(qi)體的(de)(de)往復運動(dong)與處于不同位置的(de)(de)高、低(di)溫(wen)換(huan)熱(re)器壁面進行換(huan)熱(re)，完成能量(liang)轉化(hua)。”中國科學院理化(hua)所研究(jiu)員胡劍英告訴記者。

羅二倉表示，自(zi)由(you)活塞熱(re)聲(sheng)斯特林發電機優點(dian)突(tu)出。“一是系統簡單，機械(xie)運動部件少，可靠性高；二是理論(lun)振動小(xiao)、噪聲(sheng)低；三是理論(lun)效率高；四是熱(re)源(yuan)適應性好，可以利用太陽能、余熱(re)、生物質能等各種不同形(xing)式的熱(re)源(yuan)。”羅二倉說。

然而，由于自由活塞(sai)熱聲斯特林發(fa)電技術(shu)(shu)存在復雜的(de)熱動力(li)學問題，且涉及(ji)多項高難(nan)度加工及(ji)制備(bei)技術(shu)(shu)，單機(ji)最(zui)大功率(lv)一(yi)直難(nan)以獲得進一(yi)步的(de)突破。同時，較小的(de)單機(ji)功率(lv)也極大地制約了該技術(shu)(shu)的(de)推(tui)廣應用。

胡劍英表示，自(zi)由活(huo)塞熱聲斯特(te)林發電(dian)機(ji)功率的突破極(ji)大地拓展(zhan)了其應用領(ling)域，使之成為(wei)太陽(yang)能熱發電(dian)、生物(wu)質發電(dian)以及分(fen)布式能源(yuan)領(ling)域具(ju)有廣(guang)泛應用前景的新一代能源(yuan)動力轉換(huan)技(ji)術。