理化所在大功率熱聲發電技術研究中取得突破

　　在科技部“973”項目、國家自然科學基金委以及中國科學院太陽能行動計劃等支持下，中科院理化技術研究所羅二倉研究員帶領的熱聲研究團隊在大功率熱聲發動機/熱聲發電技術方面取得突破，在國際上首次提出并研制成功一種“聲學共振型氣體雙作用熱聲發動機/發電機原理樣機”，該實驗原理樣機最大聲功輸出達到10kW，發電功率達到7.2kWe，最高發電效率達到20%，是迄今國際上研制成功的最大發電功率的熱聲發電系統(目前國際上最大發電功率僅為1kWe)，也是國際上首臺基于此新型熱聲發電流程研制的原理樣機。

　　熱聲發電技術是一種全新的熱功轉換與發電技術，熱聲發電系統主要由熱聲發動機和直線發電機組成。熱聲發電技術具有可靠性高、環保和潛在效率高的優點，是近十幾來工程熱物理與動力機械領域的一項前沿高新技術和研究熱點。目前，中國、美國、英國、荷蘭、法國、以色列、日本等都在大力開展熱聲發電技術的研究。

　　此前，該團隊研制出傳統行波熱聲發電系統（Zhanghua Wu, Limin Zhang,Wei Dai, Ercang Luo*, Investigation on a 1kW traveling wave thermoacoustic electrical generator, Applied Energy 2014, 124：140-147）和機械共振型雙作用熱聲發電系統(Zhanghua Wu, Guoyao Yu, Limin Zhang, Wei Dai, Ercang Luo*, Investigation of a 3kW double-acting thermoacoustic electrical generator, Applied Energy 2014, available online)，所取得的發電功率和效率均居于國際領先水平（基于理化所技術研制的世界首臺雙作用太陽能發電系統于2014年4月在云南楚雄成功發電）。

　　此次研制成功的10kW級新型行波熱聲發動機系統是基于該團隊2013年提出的“一種聲學共振型熱聲發電系統”（中國發明ZLCN201410028815.0）所研究開發的原理樣機，它比傳統行波熱聲發電系統的尺寸大大降低，具有更高的功率密度和熱功轉換效率。新型聲學共振型氣體雙作用熱聲發動機/發電機系統的突出優點是：（1）潛在熱功轉換效率和功率密度高。采用多個高效行波熱聲發動機單元協同工作。（2）超低振動和靜音特性。新型熱聲發動機無機械運動部件，直線電機采用可調相超低振動對置直線發電機。（3）系統尺寸小、緊湊性高。采用了高效行波傳輸，行波聲導管、諧振管尺寸小。

　　新型熱聲發動機的功率范圍適合10kW至MW級系統，可采用太陽能、生物質能、工業余熱等各種能源加熱發電，具有廣泛的應用前景。

聲學共振型氣體雙作用熱聲發電系統