【技術(shù)開(kāi)發(fā)單位】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十一研究所
【技術(shù)簡(jiǎn)介】斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)作為世界上熱轉(zhuǎn)換效率最高的熱機(jī)，通過(guò)外部燃燒的高溫氣體加熱內(nèi)部循環(huán)的工質(zhì)，使工質(zhì)受熱膨脹推動(dòng)活塞做功而輸出功率，并通過(guò)斯特林循環(huán)工作的復(fù)雜熱—機(jī)—電—冷耦合系統(tǒng)而具備電、熱、冷三聯(lián)產(chǎn)特性，既可作為斯特林發(fā)電機(jī)和斯特林制冷機(jī)，也可作為原動(dòng)機(jī)以及熱泵或壓力發(fā)生器使用，是目前世界發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相投巨資重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的新興主導(dǎo)戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。而我國(guó)在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和制冷機(jī)等領(lǐng)域還處于實(shí)驗(yàn)和示范階段，無(wú)法進(jìn)行規(guī)模化量產(chǎn)。特別是我國(guó)對(duì)低溫和超低溫冰箱的需求主要依賴(lài)進(jìn)口，一直受到國(guó)際斯特林制冷技術(shù)強(qiáng)國(guó)的技術(shù)與產(chǎn)品封鎖。本項(xiàng)目一體化解決了自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)和斯特林制冷機(jī)核心技術(shù)及其一系列產(chǎn)品生產(chǎn)工藝問(wèn)題，培育起了由近百家協(xié)作企業(yè)組成的斯特林核心零部與材料供應(yīng)鏈體系，成功開(kāi)發(fā)了40W、60W、80W和800W、1000W、1200W以及3000W等系列斯特林發(fā)電機(jī)和制冷機(jī)產(chǎn)品，擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)，具備低成本與規(guī)模化量產(chǎn)能力，填補(bǔ)我國(guó)空白，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，一舉打破國(guó)際壟斷和對(duì)中國(guó)的技術(shù)與產(chǎn)品封鎖，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)能源與制冷等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新路徑與新空間。
【主要技術(shù)指標(biāo)】
（1）斯特林發(fā)電機(jī)產(chǎn)品主要性能指標(biāo)是：結(jié)構(gòu)優(yōu)化，完整氣密式/全密封設(shè)計(jì)；太陽(yáng)能熱發(fā)電效率達(dá)29%，綜合發(fā)電效率最高可達(dá)95%的能量轉(zhuǎn)換效率；可適用多種熱源發(fā)電，180℃電機(jī)啟動(dòng)溫度；超靜音（65db 噪音）、低震動(dòng)、低廢熱釋放；大功率負(fù)荷時(shí)，可以簡(jiǎn)單并聯(lián)使用，即可分布式發(fā)電，也可以集中發(fā)電，并網(wǎng)簡(jiǎn)單。
（2）斯特林制冷機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)有：機(jī)身全密封設(shè)計(jì)；超靜音（60db 噪音）、低震動(dòng)、低廢熱釋放；制冷2分鐘達(dá)到-50℃，10分鐘達(dá)到-100℃，20分鐘內(nèi)達(dá)到-120℃，真空條件下最低溫度可達(dá)-233℃；使用氦氣為冷卻劑，更加環(huán)保、經(jīng)濟(jì)。
【技術(shù)特點(diǎn)】本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相比主要有十分獨(dú)特的產(chǎn)業(yè)價(jià)值：
（1）燃料來(lái)源廣。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃料適應(yīng)性很強(qiáng)，可用燃料除了煤、石油、天然氣、化石燃料外，還包括太陽(yáng)能、原子能、化學(xué)能，以及木材、秸稈等農(nóng)林廢棄物燃燒所放出來(lái)的能量。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還可以用來(lái)回收各種分散或低品位的熱能。
（2）熱效率高。理想斯特林循環(huán)由2個(gè)等溫過(guò)程和2個(gè)等容過(guò)程組成，其理論循環(huán)效率等于相同狀態(tài)下的卡諾效率。實(shí)驗(yàn)表明，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際有效效率能達(dá)到32%～40%，最高可達(dá)47%。
（3）排氣污染小。由于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程是連續(xù)的，空氣燃燒比的變化對(duì)效率和功率的影響都很小，所以斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)可以在足夠的空氣下運(yùn)轉(zhuǎn)，燃料的燃燒值比較高，和內(nèi)燃機(jī)相比，大大降低了廢氣中CO、HC等有害氣體的含量。
（4）噪音低。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有氣閥機(jī)構(gòu)且工質(zhì)在汽缸內(nèi)的壓力變化類(lèi)似于正弦，并且沒(méi)有燃燒產(chǎn)生的爆震和排氣波，因而斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，噪音比較小。如STM公司生產(chǎn)的50kW的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其裸機(jī)工作時(shí)在1m處的噪音低于75dB。
（5）運(yùn)轉(zhuǎn)特性好。由于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中最大壓力與最小壓力之比一般小于2，因此，其扭矩比較均勻、運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)。此外，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的超負(fù)荷能力強(qiáng)，在超負(fù)荷50%的情況下仍然能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)5%～15%的超負(fù)荷能力而言具有更好的運(yùn)轉(zhuǎn)特性。
（6）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，比內(nèi)燃機(jī)少40%的零部件。例如，自由活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)只有三大部件：密封的氣缸和2個(gè)活塞，沒(méi)有容易出故障的氣閥機(jī)構(gòu)、高壓噴油系統(tǒng)和需要良好潤(rùn)滑的活塞環(huán)，便于保養(yǎng)維修。
【適用范圍】高溫太陽(yáng)能應(yīng)用，太陽(yáng)能光熱發(fā)電。中溫太陽(yáng)能應(yīng)用，工業(yè)蒸汽（替代或部分替代傳統(tǒng)工業(yè)蒸汽鍋爐）、城鎮(zhèn)集中供暖工程、社區(qū)供暖、太陽(yáng)能空調(diào)集熱制冷、稠油熱采、煙草、中藥材、食品干燥等。
【專(zhuān)利狀態(tài)】掌握斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)及制冷機(jī)核心技術(shù)，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，已獲得多項(xiàng)專(zhuān)利并掌握超過(guò)百種專(zhuān)有技術(shù)與保密工藝等，部分產(chǎn)品已通過(guò)歐盟CE、歐盟ROHS和日本PSE等國(guó)際認(rèn)證。
【技術(shù)狀態(tài)】小批量生產(chǎn)階段
【合作方式】
投資需求。本項(xiàng)目屬于國(guó)家重大新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，計(jì)劃采取股權(quán)投資、風(fēng)險(xiǎn)投資和債權(quán)融資等多種途徑尋求社會(huì)資本投資，合作進(jìn)行規(guī)模化量產(chǎn)、拓展市場(chǎng)，擴(kuò)大經(jīng)營(yíng)。
推廣應(yīng)用。本項(xiàng)目實(shí)行整體規(guī)劃，分期實(shí)施，滾動(dòng)開(kāi)發(fā)。前期項(xiàng)目啟動(dòng)資金需要5000萬(wàn)元，主要是作為斯特林電機(jī)產(chǎn)業(yè)啟動(dòng)杠桿資本，完善斯特林電機(jī)核心及重大關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣形成新的商業(yè)模式，進(jìn)一步整合和撬動(dòng)更大社會(huì)資本，打造產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，跨地域、跨行業(yè)協(xié)同開(kāi)發(fā)。可直接創(chuàng)造產(chǎn)值40-50億元以上，并帶動(dòng)社會(huì)產(chǎn)業(yè)鏈開(kāi)發(fā)創(chuàng)造數(shù)百億元產(chǎn)值。
【預(yù)期效益】目前，我國(guó)向國(guó)際市場(chǎng)采購(gòu)?fù)?lèi)型斯特林產(chǎn)品的報(bào)價(jià)都在折合人民幣16～20萬(wàn)元之間，而且由于發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)中國(guó)實(shí)施斯特林產(chǎn)品封鎖或限售政策，往往需要借助第三方機(jī)構(gòu)曲線(xiàn)采購(gòu)，實(shí)際到手價(jià)格甚至更高。而項(xiàng)目定型產(chǎn)品僅為國(guó)際市場(chǎng)同類(lèi)型產(chǎn)品價(jià)格的四分之一，產(chǎn)品毛利率高達(dá)40%，極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。如項(xiàng)目批量化生產(chǎn)可進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，投資效益進(jìn)一步提升。項(xiàng)目投資收益率保持在35～50%以上。項(xiàng)目投資預(yù)計(jì)3～5年時(shí)間即可收回全部投資。
項(xiàng)目可直接創(chuàng)造良好的創(chuàng)新收益，并可以帶動(dòng)形成百億元甚至數(shù)千億元的相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈縱深及其相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)集群開(kāi)發(fā)規(guī)模，培育我國(guó)獨(dú)特的新能源和制冷及相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展優(yōu)勢(shì)。
項(xiàng)目擁有世界領(lǐng)先的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)核心技術(shù)，是當(dāng)前國(guó)際新能源產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈中的一個(gè)關(guān)鍵性和中樞性的環(huán)節(jié)，具有巨大的潛在節(jié)能環(huán)保價(jià)值，將為國(guó)家與地區(qū)新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)布局提供優(yōu)越的戰(zhàn)略先機(jī)與核心技術(shù)支持，有效促進(jìn)和帶動(dòng)新能源與環(huán)保節(jié)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。
本項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)，還可以直接帶動(dòng)地方先進(jìn)制造業(yè)、新材料和磁性材料、模具、機(jī)械加工等產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，并直接創(chuàng)造突出的社會(huì)勞動(dòng)力就業(yè)等良好社會(huì)效益。
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