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近年來(lai)，在中國科(ke)學(xue)院(yuan)戰略性先(xian)導科(ke)技(ji)專(zhuan)項的(de)支持下(xia)，理化技(ji)術研究(jiu)所熱聲(sheng)(sheng)技(ji)術研究(jiu)團隊基(ji)于先(xian)進(jin)的(de)熱聲(sheng)(sheng)理論(lun)，闡明了聲(sheng)(sheng)場調節、聲(sheng)(sheng)電匹配、活塞漂移等機理問題，建(jian)立了系統的(de)設(she)計優化與分析理論(lun)，突(tu)破了氣體彈簧、氣浮支撐、冷卻等多項關鍵技(ji)術，研(yan)制出(chu)國(guo)際(ji)首(shou)套百(bai)千瓦級自(zi)(zi)由活塞(sai)熱(re)聲(sheng)斯特(te)林發(fa)(fa)(fa)電(dian)系統。近期，經專家組現場(chang)測試(shi)，在(zai)熱(re)源(yuan)溫度為(wei)530℃時（熔鹽加(jia)熱(re)），該(gai)樣(yang)機實測最大(da)發(fa)(fa)(fa)電(dian)功率(lv)達到(dao)102kWe，突破了百(bai)千瓦發(fa)(fa)(fa)電(dian)功率(lv)。該(gai)樣(yang)機的(de)研(yan)制成(cheng)功，使我國(guo)成(cheng)為(wei)在(zai)國(guo)際(ji)上(shang)首(shou)個掌握大(da)功率(lv)自(zi)(zi)由活塞(sai)熱(re)聲(sheng)斯特(te)林發(fa)(fa)(fa)電(dian)研(yan)制技(ji)術的(de)國(guo)家，在(zai)熱(re)(re)發電、生(sheng)物質發電以(yi)及(ji)冷(leng)熱(re)(re)電分布式聯供等領域具有廣泛(fan)的(de)應用(yong)前景(jing)。

自由(you)活塞熱聲(sheng)斯特林發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)技術(shu)是一種(zhong)新(xin)型熱發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)技術(shu)。基于該技術(shu)研制(zhi)的發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)機(ji)，主(zhu)(zhu)要由(you)自由(you)活塞熱聲(sheng)發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)和直(zhi)線電(dian)(dian)機(ji)兩部分組(zu)成。發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)主(zhu)(zhu)要組(zu)成部件為加熱器、熱聲(sheng)換(huan)能器（傳統稱(cheng)回熱器）、冷卻器等，直(zhi)線電(dian)(dian)機(ji)主(zhu)(zhu)要組(zu)成部分為動(dong)(dong)力活塞、永磁體、線圈(quan)等。

外(wai)部(bu)熱(re)源通過加(jia)熱(re)器(qi)(qi)向(xiang)發(fa)動(dong)(dong)機輸入熱(re)量(liang)，提高加(jia)熱(re)器(qi)(qi)的溫(wen)度；外(wai)部(bu)冷源則從(cong)冷卻器(qi)(qi)帶走(zou)熱(re)量(liang)，使之(zhi)維持在較低的溫(wen)度。“當加(jia)熱(re)器(qi)(qi)和冷卻器(qi)(qi)之(zhi)間的溫(wen)差(cha)達到一定值、熱(re)聲(sheng)換能(neng)器(qi)(qi)內(nei)(nei)部(bu)形成一定的溫(wen)度梯度時，發(fa)動(dong)(dong)機內(nei)(nei)部(bu)的氣(qi)體(ti)(ti)(ti)就會產(chan)生自激聲(sheng)振(zhen)蕩，也就是氣(qi)體(ti)(ti)(ti)往復運動(dong)(dong)，將熱(re)能(neng)轉(zhuan)化為聲(sheng)波(bo)形式的機械能(neng)。”中(zhong)國科學院理化所研究(jiu)員羅二(er)倉說，發(fa)動(dong)(dong)機產(chan)生的聲(sheng)波(bo)又會推動(dong)(dong)直線電機的動(dong)(dong)力活塞往復運動(dong)(dong)，帶動(dong)(dong)永(yong)磁體(ti)(ti)(ti)改變線圈中(zhong)的磁通量(liang)，感應出交流(liu)電，從(cong)而完成機械能(neng)到電能(neng)的轉(zhuan)化。

不同(tong)于汽輪機(ji)(ji)(ji)(ji)、燃氣(qi)(qi)輪機(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)內燃機(ji)(ji)(ji)(ji)等(deng)傳統的(de)熱機(ji)(ji)(ji)(ji)動(dong)(dong)力(li)系統，該類型發電機(ji)(ji)(ji)(ji)中的(de)熱聲(sheng)(sheng)斯特(te)林發動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)沒有(you)壓(ya)縮(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)、膨(peng)脹機(ji)(ji)(ji)(ji)等(deng)機(ji)(ji)(ji)(ji)械運動(dong)(dong)部件。“它(ta)主要(yao)是利用聲(sheng)(sheng)波壓(ya)力(li)的(de)交替升高和(he)降(jiang)低實(shi)現氣(qi)(qi)體(ti)的(de)壓(ya)縮(suo)和(he)膨(peng)脹，同(tong)時通過氣(qi)(qi)體(ti)的(de)往復運動(dong)(dong)與處于不同(tong)位(wei)置(zhi)的(de)高、低溫換(huan)熱器(qi)壁面進(jin)行換(huan)熱，完成(cheng)能量轉化(hua)。”中國科學院理化(hua)所研究員胡劍英(ying)告訴記(ji)者。

羅二(er)倉表示，自由活(huo)塞(sai)熱(re)聲斯特(te)林發電機優點突出。“一是系統簡單，機械運動部件少，可靠性高(gao)；二(er)是理(li)論振動小(xiao)、噪聲低；三是理(li)論效率高(gao)；四是熱(re)源適應性好，可以利用太陽能、余(yu)熱(re)、生(sheng)物(wu)質能等各種不同形(xing)式(shi)的熱(re)源。”羅二(er)倉說。

然而，由于自由活塞熱(re)聲斯(si)特林發電技(ji)術(shu)存在復雜的(de)(de)熱(re)動力(li)學問題，且涉及多項高難(nan)度加工(gong)及制備(bei)技(ji)術(shu)，單(dan)機最(zui)大功率一直難(nan)以獲得進一步的(de)(de)突(tu)破。同時，較(jiao)小的(de)(de)單(dan)機功率也極大地制約了該技(ji)術(shu)的(de)(de)推廣(guang)應用。

胡劍英表示(shi)，自由(you)活塞熱聲斯特林發電機功率(lv)的突破極大地(di)拓(tuo)展了其應(ying)用領(ling)域，使之成為(wei)太陽能熱發電、生物質發電以(yi)及分布式能源(yuan)領(ling)域具有(you)廣泛應(ying)用前景的新(xin)一代(dai)能源(yuan)動(dong)力(li)轉換技(ji)術。