摘 要摘 要我们都知道，新型能源发电的方式很多，其中的太阳能发电作为一种潜力很大方式研究的价值非常大，它拥有可持续发展以及绿色环保两个大优势。是一种很好的用来代替传统的能源的资源。目前太阳能的应用主要包括太阳能热水系统，太阳能制冷机，太阳能光伏发电，以及太阳能热动力发电等几种类型。近年来，太阳能发电作为一种极具潜力的新能源发电模式备受关注，因此制作太阳能光伏、热动力综合发电演示装置对于相关发电原理的教学和介绍，能量转化过程和部件的认识具有重要意义。太阳能光伏发电主要基于半导体pn结的光生伏特效应。而太阳能热动力发电主要是利用聚光器将大面积的低密度太阳能聚集到有限面积上形成高密度太阳能，其次利用真空集热器将太阳能转化为热能，第三利用热机循环系统将热能转化为机械能，最后利用发电机切割磁力线将机械能转化为输出电能。而需要指出的是，就目前而言，太阳能热动力发电主要包括塔式，槽式，蝶式，菲涅尔，太阳能烟囱等聚光型太阳能热动力发电方式，其大部分所使用的热机工作温度基本在400度以上，这就给太阳能热动力发电系统的小型化演示模型的制作带来了很大的困难。本论文主要针对以上特点，通过合理的分析选型和设计，最终实现对小型化太阳能光伏、热动力发电演示装置的制作。第一章主要对太阳能光伏发电、热动力发电原理，以及斯特林热机的工作原理进行简单的介绍。第二章首先针对几种不同形式太阳能热动力发电系统的部件组成、工作原理和特点进行综合分析评价，并合理选取的槽式太阳能聚光装置作为本论文的小型化模拟对象。其次对当前用于实现热能到机械能转化的几种不同的热机进行综合分析和评价，并合理选择斯特林热机作为本论文制作的小型化太阳能光电综合演示装置的热能-机械能转化装置。第三章重点针对小型化太阳能光电综合演示装置的制作过程和细节进行描述和说明。并着重针对完成装置的形貌，光伏、聚光、集热、导热、机械能转化等几个模块和部件组成，及最终的演示效果进行分析说明。第四章为本课题完成过程和情况的总结和展望。关键词太阳能光伏发电；小型太阳能热动力发电装置；斯特林发动机；小型化演示模型制作
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 主要类型的新能源介绍 1
1.2 太阳能发电的理论基础 3
1.3 热动力和光伏发电的优劣 4
1.4 斯特林发动
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机的背景和特点 5
1.5 斯特林发动机历史发展及意义 6
1.6 本课题的研究方向和目标 7
第二章 太阳能—斯特林系统的理论介绍和计算 8
2.1 太阳能热动力发电系统的介绍 8
2.1.1 塔式太阳能发电装置介绍 8
2.1.2 碟式太阳能发电装置介绍 10
2.1.3 槽式太阳能发电装置介绍 12
2.1.4 菲涅尔热动力发电装置介绍 13
2.2 斯特林发动机的分类、热效率分析和应用 14
2.2.1 普通配气活塞式斯特林发动机介绍 15
2.2.2 热声效应斯特林发动机的介绍 17
2.2.3 双缸双活塞式斯特林发动机（α型）介绍 18
2.2.4 新型磁控斯特林发动机的介绍 18
2.3 斯特林发动机的热效率计算 19
2.4 斯特林发动机在现在社会中的应用 20
2.4.1 斯特林发动机在AIP潜艇上的应用 20
2.4.2 斯特林发动机应用于中高温余热回收 21
第三章 太阳能光伏、热动力演示装置的小型化 22
3.1 太阳能真空热管的支架的设计与制作 22
3.2 制作斯特林热机 25
3.2.1 活塞的选择 26
3.2.2 气缸的选择 27
3.2.3 装置的改进 28
3.2.4 最终完成的斯特林发动机 28
3.3 其他系统零件的制作 29
3.4 制作模型需要了解的问题 31
3.5 此套装置存在的优缺点 31
3.6 太阳能斯特林热机发电装置的未来与推广 32
结 论 33
致 谢 34
参 考 文 献 35
第一章 绪 论
能源是在全球人类文明进步中扮演着十分重要的角色。在整个人类的发展历史中，能源的新发现和使用都推动着人类文明的发展。开发和使用能源是全球经济进步和人类社会的发展的重要助力。现如今，随着经济水平和生活水平的提高，人类对能源的使用量也越来越大。但是，现如今石油、天然气等化石能源正在一天一天的减少，地球上现存的化石燃料甚至不够人类使用超过二百年，所以解决能源问题已经刻不容缓，解决即将到来的能源危机需要我们去去正视。
现如今石油一直是非常紧缺的资源，油价的价格甚至涨到了48.16美元每桶，价格的一涨再涨让许多高耗能产业都感受到了危机，他们在将来将面临燃料或者原料不够用的状况，因此，石油的紧缺就迫使着我们去开发新能源，新能源的开发不仅能缓解资源紧缺的问题还能带动新的产业链发展，推动社会与人类文明的前进。
随着环境的日益恶化和人类健康环保意识的加深，人类已经开始注重能源的清洁，绿色能源成为各国的重点开发项目[1]。其中，最具有发展前景的绿色能源无疑是太阳能了。太阳能有着非常广阔的前景，可以利用在各个领域，但其中最主要也是最重要的还是太阳能热转化和光利用等两个方法。太阳能可以通过装置转变为各种能，比如将其转变成氢能、化学能、生物能、电能、动能等等，由于电能是生活上最常使用的能源之一，因此，将太阳能转化为电能是最具有价值的一项。光伏发电作为主要绿色能源之一，越来越多的得以应用，太阳能是取之不尽、用之不竭的，光伏发电的应用非常有必要，太阳每年辐射到地球上的能量，是现在科技水平下人类每年消耗的一万倍以上，这样的方法可以很好的解决我们面对的石油等化石燃料紧缺问的题。
1.1 主要类型的新能源介绍
现在地球上新能源主要包括有太阳能、核能、氢能、潮汐能、风能、海洋能等。开发新能源不但能够满足能源的需求还能够带动新的产业链的发展。
太阳能（Solar Energy）通常是指太阳产生辐射能量。下图11就是家用热水器简易图。地球上年能够接收到的太阳辐射的能量超过7000×1010千瓦，能量相当于500万吨煤在地球上同时燃烧时发出的热量，是多种生物能[2]的来源。现在技术比较成熟的是利用装置将太阳能转变为热能，在如今一般用来发电或者为热水器提供热源。
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图11太阳能热水器
核能（Nuclear Energy）是通过核反应从原子核释放的能量，核能是人类最具希望的未来能源之一。核能有两种主要利用途径：一是重元素裂变，如铀的裂变；二是氢元素的聚变[3]，如氘、氕、锂等。重元素的裂变技术，现己得到实际性的应用，将来核能的应用也会越来越广泛，甚至走进我们的生活。
氢能（Hydrogen Energy）氢是宇宙中含量最多的物质便是氢了，宇宙质量的74.5%都是氢[4]，因此氢能被称为人类的终极能源。水是含氢量相当充足的物质，海水是地球上分布最广的，假如可以提取海水中的全部氢，地球上所有化石燃料热量所产生的能量将可能不足氢的九千分之一。而且，氢的燃烧效率非常高，汽油中只需要包含4% 左右的液态氢，所消耗的内燃机节油将减少40%以上。所以，只考虑清洁新能源的话，最合适充满人类生活的方方面面就是氢能。

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