CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道：生物質(zhì)發(fā)電目前面臨的問題主要有：由于生物質(zhì)能低密度的特點，需大量采購原料，大量收購必然帶來長途搬運，運輸成本高昂，原料采集范圍大到幾十公里，其運輸規(guī)模龐大，甚至出現(xiàn)運輸業(yè)大于發(fā)電業(yè)的現(xiàn)象。長途搬運耗費大量燃料，使得這種發(fā)電方式的“綠色”受到質(zhì)疑；抬高整體燃料價格。原本運距較短的近區(qū)燃料供不應(yīng)求，必然會以遠區(qū)燃料的高位價碼為參照，從而抬高了近區(qū)燃料價格；另外，生物質(zhì)原本存在多種用途，如：肥料、飼料、造紙等。而一旦發(fā)電企業(yè)介入收購，必然對其他產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成的供應(yīng)鏈和價格體系形成巨大沖擊，造成原料市場價格非理性化。有些地區(qū)甚至出現(xiàn)老鄉(xiāng)從燒秸稈改燒煤炭的情形，這與節(jié)能減排背道而行。

　　要規(guī)避上述問題，采用以村為單位的生物質(zhì)能分布式發(fā)電的技術(shù)路線或是一條可行之道。一般觀點認為，生物質(zhì)發(fā)電除了熱源不同外，與煤電十分類似，不可能走分布式離網(wǎng)型發(fā)電應(yīng)用的路線。但斯特林發(fā)動機的出現(xiàn)為此提供了可行性。

　　斯特林發(fā)動機，即熱氣機，是由蘇格蘭牧師Robert Stirling在1816年發(fā)明的，是一種由外部向氣缸內(nèi)的工質(zhì)供熱，使工質(zhì)氣體在不同溫度下作周期性壓縮和膨脹的閉式循環(huán)的往復(fù)式發(fā)動機，所以又稱斯特林發(fā)動機。其熱力循環(huán)由定溫壓縮過程、定容回?zé)徇^程、定溫膨脹過程、定容儲熱過程等四個過程組成。熱氣機因其燃料在氣缸外燃燒而區(qū)別于燃料在氣缸內(nèi)燃燒的內(nèi)燃機，所以熱氣機又被稱作外燃機。

   

　　熱氣機的工質(zhì)可為氫、氮、氦或空氣等。已設(shè)計制造的熱氣機有多種結(jié)構(gòu)，熱氣機的功率傳遞機構(gòu)分為曲柄連桿傳動、菱形傳動、斜盤或擺盤傳動、液壓傳動和自由活塞傳動等。按缸內(nèi)循環(huán)的組成形式分，熱氣機主要有配氣活塞式和雙作用式兩類。配氣活塞式熱氣機，在一個氣缸內(nèi)有兩個活塞作規(guī)律的相對運動，冷腔與熱腔之間用冷卻器、回?zé)崞骱图訜崞鬟B接，配氣活塞推動工質(zhì)在冷熱腔之間往返流動；雙作用式熱氣機，每個氣缸內(nèi)只有一個活塞，兼起配氣活塞和動力活塞的作用。各缸的上部為熱腔，下部為冷腔。各熱腔經(jīng)加熱器、回?zé)崞骱屠鋮s器與鄰缸的下部冷腔連接，組成一個動力單元。

  

　　與內(nèi)燃機比較，熱氣機適用于各種能源，無論是液態(tài)的、氣態(tài)的或固態(tài)的燃料，當(dāng)采用載熱系統(tǒng)，如熱管，進行間接加熱時，幾乎可以使用任何熱源，例如：生物質(zhì)能、太陽能集熱、核反應(yīng)等。同時熱氣機無需壓縮機增壓，使用一般風(fēng)機即可滿足要求，因而自用能少。由于外燃，允許燃料具有較高的雜質(zhì)含量。熱氣機在運行時，由于燃料在氣缸外的燃燒室內(nèi)連續(xù)燃燒，獨立于燃氣的工質(zhì)通過加熱器吸熱，并按斯特林循環(huán)對外做功，因此避免了類似內(nèi)燃機的震爆做功和間歇燃燒過程，從而實現(xiàn)了高效、低噪和低排放運行。據(jù)中船重工集團711研究所介紹，熱氣機高效：總能效率達到80%以上；低噪：1米處裸機噪音底于68dBA；低排放：尾氣排放達到歐5標準。熱氣機單機容量可以因地制宜地增減，使用靈活性大。結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)比內(nèi)燃機少40％，降價空間大，同時維護成本也較低。

  

　　雖然熱氣機原理早在1816年由斯特林發(fā)明。而且斯特林循環(huán)是活塞式熱氣發(fā)動機概括性卡諾循環(huán)，效率達到理想值?？墒?，長期以來，限于技術(shù)條件，未能商品化。只有一些模型和玩具產(chǎn)品。近30年來，由于相關(guān)條件的改變，斯特林引擎引起了相當(dāng)?shù)年P(guān)注。國外已有用于哥特級潛艇。效率有高達50％。丹麥有35千瓦和75千瓦生物質(zhì)能熱電聯(lián)產(chǎn)機組產(chǎn)品。

  

　　中船重工集團711研究所正在將熱氣機推向民用市場。當(dāng)然，軍品向民品的轉(zhuǎn)化需要一個過程。據(jù)中船重工集團711研究所介紹眼下還只有50千瓦的氣體燃料機組，固體燃料機組還有待開發(fā)。其單位千瓦造價介于萬千瓦級的直燃式小火電和中等規(guī)模氣化發(fā)電機組之間，其熱效率則比二者略高。

 

　　直燃式熱氣機生物質(zhì)能發(fā)電廠的特點可以歸納為：這種微型電廠分散座落在廣大農(nóng)村，以農(nóng)產(chǎn)品為原料，就業(yè)人員大多來自農(nóng)村，屬于農(nóng)村電力。電廠的投資、建設(shè)、經(jīng)營、管理以農(nóng)民為主。這是一項劃時代的改革-農(nóng)民成為電力的主人?？梢哉f，唯有廣大農(nóng)村、農(nóng)民的積極參與，這項事業(yè)才能成功。

 

　　直燃式熱氣機生物質(zhì)能發(fā)電機組，需要足夠的水源，作為冷卻設(shè)備之用。電廠取水及水處理應(yīng)與當(dāng)?shù)卮?、?zhèn)水務(wù)建設(shè)和供熱統(tǒng)一規(guī)劃。該類設(shè)備的副產(chǎn)物是熱水，熱水可供生活、采暖等用途，最后提供給灌溉。由于電廠規(guī)模小，相應(yīng)的供熱距離短，管網(wǎng)投資小，散熱和輸水功率小，易于解決。應(yīng)該盡可能做成熱電聯(lián)供。還可能采用電廠以更多、更舒適的水暖、熱水串換老鄉(xiāng)燒坑、燒熱水的柴火，從而實現(xiàn)發(fā)電利用高溫能量，用做功后低溫能量供熱，來降低整體綜合能耗。

  

　　它可承擔(dān)電力高峰負荷以減輕國家電網(wǎng)調(diào)峰壓力，它在電網(wǎng)末端調(diào)整電壓可以提高電能質(zhì)量，降低電網(wǎng)和線路電能損失。一旦大網(wǎng)出現(xiàn)偶發(fā)性問題，可以確保一方用電安全，甚至對鄰近地域作出支援。對供電安全乃至國防都有顯著效益。

    

　　這種電廠可以斷續(xù)運行。運行方式靈活多樣，還可以無電源啟動。它也可與小水電、太陽能、風(fēng)力發(fā)電良性互補。機組做成半固定式，遇到農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)，可以輕松遷徙。這種百千瓦上下的小電廠的上網(wǎng)問題似乎給人們帶來困惑。但是，要知道，對于規(guī)模幾千瓦到幾千千瓦的眾多農(nóng)村小水電廠而言，百千瓦的電廠已屬中等規(guī)模。有些電網(wǎng)有大批小水電站并網(wǎng)運行，它們已經(jīng)積累了豐富的農(nóng)村電源上網(wǎng)經(jīng)驗。不論是規(guī)章制度還是調(diào)度通訊、保護、運行方式、各類裝置都很成熟，因此這種電廠上網(wǎng)模式，可以參照已經(jīng)十分成熟的小水電廠上網(wǎng)模式，稍加改進即可運用。關(guān)于這方面的知識屬于農(nóng)村電力范疇。

    

　　對于電網(wǎng)企業(yè)，眾多小型生物質(zhì)能發(fā)電企業(yè)的并入，是一件不太麻煩而有諸多好處的新業(yè)務(wù)，也是一件政治和經(jīng)濟效益都十分可觀的業(yè)務(wù)擴充。采用直燃式熱氣機生物質(zhì)能發(fā)電機組的電廠的規(guī)模可大可?。簡螜C容量靈活，機組數(shù)量也靈活?；局塾诰偷仉娏π枨?。分期規(guī)模隨著電力市場和原料供應(yīng)增長而成長。

   

　　這種以直燃式熱氣機生物質(zhì)能發(fā)電廠來發(fā)展以村為單位的可再生資源分布式電源的微型分布式生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)路線與碟式斯特林太陽能熱發(fā)電技術(shù)面臨的主要問題都是成本問題，目前，斯特林發(fā)動機依然以軍用為主導(dǎo)市場，民用的成本依然居高不下，推向民用市場尚需時日。但其仍不失為一條有價值的技術(shù)路線。我國目前在進行斯特林發(fā)動機技術(shù)研究的單位也為數(shù)不多，大連宏海新能源、上海711研究所、西航動力、湘電集團是目前在此領(lǐng)域做深入研發(fā)的主要企業(yè)。