一种蓄热式斯特林发电机及其系统

本发明涉及发电，具体涉及一种蓄热式斯特林发电机及其系统。

背景技术：

1、国家相关部门部署了多项措施进行节能减排，其中包括大力发展可再生能源，以可再生能源逐步替代化石能源，推动能源转型，建设以新一代能源系统为核心的新一代电力系统。由于新能源装机地区多为偏远地区，消纳能力有限，同时特高压远距离输送通道缺乏，导致实际新能源利用小时数持续降低，弃光、弃风现象严重。同时，由于新能源发电具有随机性和波动性，受到太阳光照、风速等影响，出力不稳定。大规模光伏、风电的发电功率波动会造成电压、频率波动和电能质量问题。

2、大量新能源集中接入，新能源发电消纳问题比较突出，大比例的新能源发电被浪费，现有的电解水制氢、蓄能电站等方式投入周期长、成本高。新能源发电具有波动性、间歇性和不确定性，易造成电网系统的稳定运行问题，抽水蓄能和储能等调节方式难以改善。现有斯特林发电机工作时，热端需要从室温开始加热至400-500℃，加热时间长；同时其通常采用单面的加热方式，加热效果差，难以在电网发生扰动时快速启动并网，给予支撑。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种蓄热式斯特林发电机及其系统，用以至少解决现有技术中新能源就地消纳难、并入电网造成的电压频率波动大的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种蓄热式斯特林发电机，包括：蓄热装置和斯特林发电机本体；

4、所述蓄热装置设置于所述斯特林发电机本体上；

5、所述蓄热装置包括蓄热本体和加热器；所述蓄热本体设置于所述加热器上方；

6、所述蓄热本体的中心设有竖向的蓄热内通道，并以蓄热内通道为中轴，在所述蓄热本体上刻设有阿基米德螺线形状的蓄热进口通道和蓄热出口通道，且所述蓄热进口通道和所述蓄热出口通道交错设置，所述蓄热进口通道的进口处设置进口阀道，所述蓄热出口通道的出口处设置出口阀道；

7、所述加热器包括加热器外壁、加热器内腔、热腔、加热器外翅片、加热器内翅片和加热头；

8、所述加热器外壁和所述加热器内腔之间形成的腔体为所述热腔，所述热腔内设置有所述加热器外翅片，所述蓄热内通道延伸至所述加热器内腔的上部，所述蓄热内通道的深度与所述加热器外翅片底部相齐，所述蓄热内通道与所述加热器内腔的腔壁之间设置有加热器内翅片，所述加热器内腔的下部为气缸；所述加热头安装于所述加热器外壁的外部，所述加热头内均匀设置有加热棒安装孔，加热棒安装于所述加热棒安装孔内。

9、所述斯特林发电机本体内的配气活塞在所述气缸内活动。

10、优选的，所述加热头上还设有测温孔。

11、优选的，所述加热器外翅片和所述加热器内翅片均为径向翅片结构。

12、优选的，所述加热器外翅片下方依次填充有回热器和冷却器，所述回热器由不锈钢丝网烧结形成；所述冷却器为径向翅片结构，外接水冷接头。

13、优选的，所述配气活塞和所述气缸留有装配间隙，所述配气活塞的活塞杆底部连有配气活塞动子，所述配气活塞动子为环形永磁体，所述斯特林发电机本体外壳内壁上固定有配气活塞定子，所述配气活塞定子与所述配气活塞动子为同轴结构，所述配气活塞动子以所述配气活塞定子中心位置为工作起始点，斯特林发电机本体采用动磁式结构，通过所述配气活塞定子固定不动，控制所述配气活塞动子的磁场强度来控制配气活塞运动；

14、所述活塞杆外部设置有动力活塞，所述动力活塞和所述气缸之间留有装配间隙，所述动力活塞和所述活塞杆之间留有装配间隙，所述动力活塞底部连有动力活塞动子，所述动力活塞动子为环形永磁体，斯特林发电机本体内壁上固定有动力活塞定子，所述动力活塞定子与所述动力活塞动子为同轴结构，所述动力活塞动子以所述动力活塞定子中心位置为工作起始点，斯特林发电机本体采用动磁式结构设计，通过所述动力活塞定子固定不动，所述动力活塞动子往复运动切割磁力线来输出电能。

15、一种蓄热式斯特林发电机，包括双机对置蓄热组件和所述斯特林发电机本体，所述双机对置蓄热组件包括两个所述蓄热装置；

16、两个所述蓄热装置对向设置，两个所述蓄热本体相结合，所述蓄热内通道相连通，两个所述斯特林发电机公用进口阀道、出口阀道、蓄热进口通道和蓄热出口通道。

17、一种蓄热式斯特林发电系统，包括太阳能光伏板、太阳能集热器、循环泵和蓄热式斯特林发电机；其中所述太阳能集热器的出口和入口均通过流体传输管道分别与蓄热式斯特林发电机的所述进口阀道和所述出口阀道相连通；

18、所述太阳能光伏板，用于根据光照改变倾角，收集光能至所述太阳能集热器；

19、所述太阳能集热器，用于对太阳光光能转化为热能，为所述流体传输管道中的传热流体保温；

20、所述循环泵设置于所述太阳能集热器的出口处，用于驱动所述传热流体在所述流体传输管道中流动；

21、所述蓄热式斯特林发电机，用于从所述进口阀道获取所述传热流体，所述传热流体经所述蓄热进口通道流入蓄热内通道，再流入蓄热出口通道，经出口阀道流出，所述热腔以及所述加热器内翅片受到所述蓄热进口通道、所述蓄热出口通道和所述蓄热内通道的高温传热流体加热完成保温，使所述斯特林发电机本体稳定维持在低损耗并网模式下，实现太阳能的就地消纳；当检测到电网发生波动时，所述加热棒加热所述加热器外翅片，热端温度改变，进而控制所述斯特林发电机本体输出功率，从而对电网波动作出进一步响应。

22、优选的，所述太阳能光伏板包括光电传感跟踪装置、倾角调节装置和聚光盘；

23、所述光电传感跟踪装置，用于检测所得光照强弱，从而调节所述聚光盘倾角；

24、所述聚光盘，用于根据所述光电传感跟踪装置调整倾角，从而使聚光中心对准所述太阳能集热器，增强所得光照。

25、优选的，所述太阳能集热器内装设相变储热材料，用于满足光伏加热以及电加热驱动，当遇到白昼及太阳能光照充足的情况时，所述太阳能集热器被反射太阳光加热，使传热流体流通温度在500-600℃之间。

26、优选的，还包括第一阀门和第二阀门；所述第一阀门设立于所述太阳能集热器的出口与所述出口阀道之间，用于控制所述传热流体流出所述蓄热本体；所述第二阀门设立于所述太阳能集热器的入口与所述进口阀道之间，用于控制所述传热流体进入所述蓄热本体。

27、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种蓄热式斯特林发电机及其系统，具有以下有益效果：

28、本发明所公开的该蓄热式斯特林发电机及其系统通过配气活塞交替运动，推动工质来回流动，工质热胀冷缩进而推动动力活塞带动电机动子运动发电，平时可利用光伏供热令其工作在低损耗并网模式，实现光伏的就地消纳，降低弃光率，同时加快斯特林发电机的响应速度。电网受到扰动时，通过改变热头温度控制斯特林发电机输出功率，稳定电网波动，具有极好的应用价值。本发明所公开的该发电机能够有效提升响应速度，因地制宜就地消纳，降低弃光率，有效解决了新能源就地消纳难、并入电网造成的电压频率波动大等问题。