当前我国已有多个太阳能电站配备了储热发电系统，并已成功并网发电，例如青海德令哈50MW塔式光热电站、甘肃敦煌100MW塔式光热电站等。然而受汽轮机工作原理及系统循环方式所限，上述系统存在无法覆盖到较小功率规模的储热发电场景、综合转换效率较低的问题。

　　为了解决上述问题，研究人员提出了一种基于新型发动机结构的储热发电系统。一方面，以空气为工作介质，用新型发动机代替汽轮机，从而提高发动机的发电效率、降低了系统的复杂性；另一方面，系统采用闭式循环，同时增加储冷单元，从而提高了系统能源利用率。

　　新型发动机的工作原理如图1所示。在压缩空气阶段（右侧视图），空气从进气口进入进气腔，转子带动旋转活塞旋转，进气腔体积增大且充满空气，在旋转活塞旋转一周后，进气腔封闭，转化为压缩腔，随着转子的旋转，压缩腔体积减小，压力增加，达到压缩要求时，出气口打开，排出高压空气，完成空气压缩过程。高压空气通过管路输送到加温装置，经过加温后空气输送至左侧视图结构。在空气做功阶段（左侧视图），高温高压空气进入膨胀腔，通过旋转活塞推动转子旋转做功，旋转活塞旋转一周后，膨胀腔转化成排气腔，在下一旋转行程中，排气腔中的空气通过出气口排出。在这一结构中，空气的压缩比由控制系统通过压缩腔排气开关阀门灵活控制，而且结构简单可靠，与传统压缩-膨胀结构相比有显著优势。

　　基于新型发动机结构的储热发电系统循环原理如图2所示。在储电阶段，电动机带动充电增压压缩机，将电能转化为工质的热能和压力能，工质循环时将热量通过换热器传递给储热介质，经过回热器降温后，推动充电端膨胀机进行降温降压，然后利用热泵原理，带走储冷介质中的热能，再经过回热器升温后进入下一轮循环。在发电阶段，工质经发电端压缩机升压，然后依次通过回热器吸收膨胀机出口的余热、通过换热器吸收储热介质中的热能，再推动发电端膨胀机带动发电机发电。工质自膨胀机排出后，先后经过回热器、散热器，然后为了降低压缩机进口温度，利用储冷介质对工质进行降温，并进入下一轮循环。

　　这一储热发电系统采用了新型发动机，降低了结构复杂性和建设成本、提高了系统效率、系统可靠性和灵活性，而且能够应用到小功率规模场景，为储热发电领域提供了一种新思路。

　　图1新型发动机的工作原理图

图2 储热发电系统循环原理图