● 摘要
世界能源危机促使可再生能源迅速发展，其中，太阳能具有取之不尽、用之不竭、绿色环保的优越性，太阳能光热发电已成为太阳能利用的一个重要方向。但是，太阳能随时间的变化特性限制了太阳能发电作用的发展。不管是针对电网还是分布式能源，都需要发电系统能够24 小时连续稳定工作并且提供电力，尤其是考虑到并网运行以承担基础电网负荷时，连续稳定工作是必需的。由此，可以保证持续发电的太阳能系统成为研究热点。北京航空航天大学也提出并建设了光（太阳能）－气（天然气、沼气、其他低热值气体）互补的斯特林发电系统。作为探索型的研究难免有很多不足，因此，本文针对北京航空航天大学现有的光气互补斯特林发电系统进行分析，并提出效果更优的光气互补发电系统。
本文针对现有光气互补斯特林发电系统进行深入分析，找出优化点。保留目前太阳能光气互补斯特林发电系统的互补特性,再提出两种改进的系统方案——废气循环式光气互补系统及直接照射式光气互补系统，将两种系统进行了可行性分析，并对其以20kW发电功率、热点效率最大化为设计目标，分别进行系统循环设计以及参数匹配优化。对于改进系统的关键部件——斯特林热端部件进行了设计与改造工作。
研究结果表明：1）系统流量及接收器效率是影响系统整机效率的关键因素；2）采用波纹型翅片可以有效增强换热，且造成的压损比平直翅片的小；3）热头改造结构设计时应保证设计前后斯特林热端加热管的死容积与管内流阻不变，因为死容积和流阻的增加将降低发动机的输出功率以及效率；4）在保证死容积和流阻不变的前提下，对于目前气缸大小，所设计结构较其他管排结构能更好的满足设计要求。