最近,全球產(chǎn)業(yè)界盯上了一臺(tái)“老古董”。
它就是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī),誕生于1816年,發(fā)明者是一位名叫羅伯特·斯特林的蘇格蘭牧師。
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這種發(fā)動(dòng)機(jī)的理念非常獨(dú)特,具備很多內(nèi)燃機(jī)難以企及的優(yōu)點(diǎn):
比如對(duì)熱源幾乎不挑,無論是汽油、柴油、天然氣,還是太陽能、核能,甚至秸稈、柴草,只要能產(chǎn)生熱量,都能讓它工作;
比如運(yùn)行起來非常安靜,振動(dòng)很小,擁有極致的穩(wěn)定性;
再比如理論效率高得嚇人,它所依賴的“斯特林循環(huán)”,在熱力學(xué)里是理論熱效率最高的那一種。
按理說,這樣的技術(shù),早就應(yīng)該廣泛鋪開大放異彩了。
但現(xiàn)實(shí)是,斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)年是典型的“叫好不叫座”:
結(jié)構(gòu)笨重,成本高昂,啟動(dòng)前還得慢悠悠地“暖機(jī)”,密封和潤(rùn)滑的技術(shù)難題又遲遲搞不定。
在內(nèi)燃機(jī)一路高歌猛進(jìn)的年代,它最終敗下陣來,沉寂了上百年。
不過,真正的好技術(shù),是藏不住的。
因?yàn)樗固亓职l(fā)動(dòng)機(jī)還有一個(gè)特別的本事:即便沒有大氣環(huán)境,它也照樣能穩(wěn)定運(yùn)行。
這一點(diǎn),在深海和太空里是無可替代的優(yōu)勢(shì)。
因此,這項(xiàng)技術(shù)最先被應(yīng)用于潛艇和太空探測(cè)器。
其中,NASA的斯特林樣機(jī)曾創(chuàng)下連續(xù)運(yùn)行14年不停機(jī)的紀(jì)錄,歷經(jīng)了最嚴(yán)苛環(huán)境的驗(yàn)證。
遺憾的是,在地面上,它仍然沒能普及開來。
但就在前不久,這項(xiàng)誕生于蒸汽機(jī)時(shí)代、沉寂于內(nèi)燃機(jī)浪潮的技術(shù),竟意外站在了新時(shí)代能源變局的風(fēng)口之上。
過去那些“生不逢時(shí)”的缺點(diǎn),正一步步變成不可或缺的優(yōu)勢(shì)。
這一次,斯特林好像真的等來了自己的“黃金年代”。
01.
時(shí)來運(yùn)轉(zhuǎn)
當(dāng)前,我們正被兩個(gè)電力問題同時(shí)卡住脖子。
第一個(gè),是AI帶來的“電荒”。
AI的盡頭是電力。
每訓(xùn)練一次模型、跑一輪推理,表面上是代碼和參數(shù)在滾動(dòng),背后都是穩(wěn)定、連續(xù)、可預(yù)測(cè)的電源在支撐。
國(guó)際能源署(IEA)給出的判斷相當(dāng)直接:
全球數(shù)據(jù)中心用電量到2030年可能增至約945TWh,而2024年約為415TWh,翻倍增長(zhǎng)的核心驅(qū)動(dòng)就來自AI等因素。
于是在去年,受電力需求影響,燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)爆了。
可很快,一個(gè)更殘酷的現(xiàn)實(shí)擺上臺(tái)面:燃?xì)廨啓C(jī)也不是想買就有了。
以GE Vernova為例,其披露的燃?xì)廨啓C(jī)訂單積壓延伸到2029年,交付周期被拉長(zhǎng),產(chǎn)能約束開始進(jìn)入行業(yè)視野。
有錢,也未必就能通過傳統(tǒng)路徑買到“電”了。
在“電越來越緊張”的情況下,斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)那項(xiàng)“不挑熱源”的技能,就顯得尤為可貴。
第二個(gè)和電力有關(guān)的問題,是中國(guó)的“棄電問題”非常嚴(yán)重。
電力的價(jià)值,不僅由“發(fā)了多少”決定,更由“什么時(shí)候發(fā)、能不能按需發(fā)”決定。
我們建了大量風(fēng)電、光伏,發(fā)電量其實(shí)是夠的,問題就出在“時(shí)間不對(duì)”,也就是電力系統(tǒng)所謂的“時(shí)序矛盾”:
中午電力充裕甚至低價(jià),傍晚和夜間卻需要穩(wěn)定電源托底;某些時(shí)段電多到用不掉,另一些時(shí)段電又成為全社會(huì)的焦慮。
而斯特林發(fā)動(dòng)機(jī),天然適合和“儲(chǔ)能”配合。
如果把儲(chǔ)熱罐比作水庫,那么斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)就像水輪機(jī),它能把多余的電或太陽的熱先變成熱存起來,等到需要電的時(shí)候,再讓斯特林機(jī)把熱變回電。
這樣一來,原來被“棄”掉的“垃圾電”,就能變成“優(yōu)質(zhì)電”。
所以我們?cè)O(shè)想一下:
當(dāng)AI讓“穩(wěn)定電”變得稀缺,意味著我們需要一個(gè)不靠運(yùn)氣、能持續(xù)發(fā)電的電源;
當(dāng)能源安全變成硬約束,意味著我們不能只靠一種燃料、一條供應(yīng)鏈;
當(dāng)風(fēng)光太多、電網(wǎng)受不了,意味著我們需要能把“錯(cuò)時(shí)間的電”搬過去的能力。
而斯特林發(fā)動(dòng)機(jī),剛好站在三者的交匯點(diǎn)上。一句話,現(xiàn)如今,斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)潛力,正在被越來越多的人看見。誰能用好它?
02.
強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合
最近一則消息傳來——
位于無錫的太湖空天動(dòng)力研究院率先將目光投向了瑞典,與歐洲唯一專注斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)的企業(yè)Stirlingversal AB公司攜手,共同推進(jìn)這項(xiàng)“航天級(jí)”技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化落地。
這個(gè)太湖空天動(dòng)力研究院,到底是什么來頭?
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從定位上看,它是商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)的促進(jìn)機(jī)構(gòu),也是空天領(lǐng)域成果轉(zhuǎn)化的投資平臺(tái)。
2025年,太湖院在戰(zhàn)略層面完成了兩大關(guān)鍵布局:
一是東西戰(zhàn)略融合正式落地。
無錫的梁溪區(qū)和西北工業(yè)大學(xué)共同入股陜西空天動(dòng)力研究院,通過交叉持股、戰(zhàn)略合資的方式,打造了一個(gè)橫跨長(zhǎng)三角與西三角的創(chuàng)新共同體。這一舉措,不僅打通了東西部空天產(chǎn)業(yè)的資源通道,也為太湖院的可持續(xù)發(fā)展注入了長(zhǎng)期動(dòng)能。
二是注冊(cè)資本金按期實(shí)繳到位。
陜西空天動(dòng)力研究院的注冊(cè)資本金按期實(shí)繳到位。2026年,雙方股東將繼續(xù)完成實(shí)繳,進(jìn)一步夯實(shí)蘇陜合作的資本根基。
轉(zhuǎn)化鏈條打通、資金到位,這兩步可以說是穩(wěn)準(zhǔn)狠地踩在了產(chǎn)業(yè)協(xié)同的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上。
太湖院所在的無錫市梁溪區(qū),本身也不是等閑之輩,尤其是在空天產(chǎn)業(yè)這條賽道上,梁溪區(qū)正在加速形成“創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、資金鏈、人才鏈”四鏈融合的生態(tài)體系:
截至目前,梁溪區(qū)已規(guī)劃16個(gè)空天產(chǎn)業(yè)園區(qū),載體面積達(dá)150萬平方米,集聚了88家頭部企業(yè)。全面投產(chǎn)后,這里將具備年產(chǎn)50發(fā)火箭、410顆衛(wèi)星及10艘太空飛船的制造能力。
說它是空天產(chǎn)業(yè)的“重鎮(zhèn)”,一點(diǎn)都不夸張。
再說回這次的合作。
太湖院選擇的瑞典Stirlingversal AB公司,在歐洲市場(chǎng)算得上是“獨(dú)一份”。
它擁有薩博(Saab)Kockums公司相關(guān)民用技術(shù)的獨(dú)家授權(quán),在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造上積累了多年經(jīng)驗(yàn)。
為什么這個(gè)合作值得關(guān)注?
關(guān)鍵就在于,斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)門檻實(shí)在太高了,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、金屬材料工藝、密封性......可以說每一個(gè)環(huán)節(jié)都是“攔路虎”,大多數(shù)試圖民用化的企業(yè)被長(zhǎng)期擋在門外。
目前在全球范圍內(nèi),還沒有一家企業(yè)能實(shí)現(xiàn)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)低成本、大規(guī)模的民用化生產(chǎn)。
而Stirlingversal AB手里有技術(shù)、有設(shè)計(jì)、有軍工級(jí)積累,唯獨(dú)缺一樣?xùn)|西,那就是像中國(guó)這樣成熟、高效、可規(guī)模化的高端制造供應(yīng)鏈。
這也正是太湖院看中的結(jié)合點(diǎn)。
一邊是中國(guó)空天產(chǎn)業(yè)的新銳力量,一邊是歐洲軍工技術(shù)的民用化先鋒,這次合作本質(zhì)上其實(shí)是一次“技術(shù)+制造”的深度結(jié)合:
一方面,Stirlingversal AB提供核心設(shè)計(jì)與軍工級(jí)技術(shù)積累;
另一方面,太湖院依托無錫強(qiáng)大的制造業(yè)基礎(chǔ)與供應(yīng)鏈能力,及研究院體系內(nèi)的真空釬焊技術(shù)等核心制造技術(shù),推動(dòng)斯特林熱機(jī)從“實(shí)驗(yàn)室樣品”成為可以大規(guī)模應(yīng)用的“產(chǎn)品”。
一旦這條路徑跑通,意味著中國(guó)將有望誕生全球首家具備低成本、大規(guī)模制造斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)能力的企業(yè),填補(bǔ)這一領(lǐng)域民用市場(chǎng)的空白。
所以這不僅是太湖院的一次產(chǎn)業(yè)落子,更是中國(guó)高端制造在“航天級(jí)技術(shù)民用化”這條賽道上,一次極具標(biāo)志意義的突破。
斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)這項(xiàng)“沉睡”的技術(shù),正在被無錫推向一個(gè)真正屬于它的市場(chǎng)舞臺(tái)。
03.
變廢為寶
太湖院和Stirlingversal AB公司這次聯(lián)手,具體要些干什么呢?
要回答這個(gè)問題,得先回到斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的老問題上。
這項(xiàng)技術(shù)歷史上被看見過很多次,但都沒真正鋪開。
原因不在理念,而在制造。
材料、密封、壽命、成本、制造一致性......每一樣都是橫在實(shí)驗(yàn)室和工廠之間的硬坎。
歐美多家公司試圖把這個(gè)“航天級(jí)”技術(shù)拽進(jìn)民用市場(chǎng),最終都折戟在制造難度高、成本控制難這兩座大山面前。
但今天不一樣了。
中國(guó)強(qiáng)大的高端制造供應(yīng)鏈,正把這些曾經(jīng)“卡脖子”的工藝逐一攻克,低成本、大規(guī)模量產(chǎn)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī),也在從設(shè)想走向現(xiàn)實(shí)。
換句話說,中國(guó),正在成為這項(xiàng)技術(shù)全球產(chǎn)業(yè)化落地的關(guān)鍵推動(dòng)者。
這一次,太湖院與瑞典企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,將目光投向了一個(gè)細(xì)分卻極具價(jià)值的賽道:
垃圾綠電。
所謂“垃圾綠電”,就是那些發(fā)了卻用不上的電。
在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下,我國(guó)風(fēng)光大基地建設(shè)如火如荼。
西北地區(qū)建了大量風(fēng)電、光伏,但當(dāng)?shù)叵{能力有限,電網(wǎng)外送通道又跟不上,大量清潔電力只能被白白丟棄。
數(shù)據(jù)顯示,去年全國(guó)被棄用的綠電高達(dá)1250億度。
這是什么概念?如果按每度電0.3元估算,相當(dāng)于近400億元的潛在收入憑空蒸發(fā),而且它直接拉低了新能源項(xiàng)目的投資回報(bào),成為制約行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的隱痛。
問題的癥結(jié),歸根結(jié)底是“時(shí)間對(duì)不上”,風(fēng)光發(fā)電高峰與用電高峰錯(cuò)位,而電網(wǎng)又缺乏足夠的調(diào)節(jié)能力來填補(bǔ)這個(gè)缺口。
去年底,國(guó)家發(fā)改委和能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)光熱發(fā)電規(guī)模化發(fā)展的若干意見》,明確提出到2030年光熱裝機(jī)達(dá)到1500萬千瓦,將光熱定位為新型電力系統(tǒng)中不可或缺的調(diào)節(jié)性核心資源。
而光熱的價(jià)值,七成在于儲(chǔ)熱。
傳統(tǒng)光熱電站采用的是蒸汽輪機(jī),也就是“朗肯循環(huán)”,系統(tǒng)復(fù)雜、啟停慢、耗水高不說,在西北干旱地區(qū)尤其水土不服,啟動(dòng)一次動(dòng)輒幾十分鐘甚至數(shù)小時(shí),難以適應(yīng)波動(dòng)性強(qiáng)的可再生能源調(diào)度需求。
這時(shí)候,斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的用武之地就來了。
相比于傳統(tǒng)汽輪機(jī),它的優(yōu)勢(shì)非常明顯:
第一,啟動(dòng)快,幾分鐘就可以滿負(fù)荷發(fā)電,適合頻繁啟停的調(diào)峰場(chǎng)景;
第二,不用水,不需要冷卻水系統(tǒng),對(duì)西北干旱地區(qū)極其友好;
第三,結(jié)構(gòu)緊湊,可以像“樂高”一樣進(jìn)行模塊化部署,靈活適配不同規(guī)模;
第四,對(duì)熱源波動(dòng)不敏感,熱流不穩(wěn)定時(shí)依然能穩(wěn)定運(yùn)行。
因此,用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)替代傳統(tǒng)汽輪機(jī),打造新一代“光—熱—儲(chǔ)—電”一體化電站,正在成為下一代光熱技術(shù)的核心路徑。
目前,這套系統(tǒng)的度電成本已做到0.6元/度,這個(gè)價(jià)格比光伏貴,但已顯著低于傳統(tǒng)光熱電站。
更重要的是,隨著規(guī)模擴(kuò)大與技術(shù)迭代,預(yù)測(cè)未來3至5年內(nèi),1度電的成本有望降至0.35至0.4元,與煤電基本持平。
一旦這個(gè)成本打平,也就意味著斯特林將真正具備市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)力。
“技術(shù)是生命的延伸,它有自己的進(jìn)化節(jié)奏。”有些技術(shù)誕生得太早,只能蟄伏;有些技術(shù)被時(shí)代遺忘,卻在暗處積蓄。
但技術(shù)從來不是孤立進(jìn)化的,它的命運(yùn)取決于時(shí)代的需要,也取決于一個(gè)國(guó)家的工業(yè)能力。
因此,斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的“復(fù)活”,是中國(guó)制造能力與全球能源變局的一次深度共振,也是無錫深厚制造底蘊(yùn)在新時(shí)代和新場(chǎng)景中的一次全面呈現(xiàn)。
隨著新一輪能源革命的到來,斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)這項(xiàng)沉寂了上百年的技術(shù),正在重新站上新能源的牌桌,無錫會(huì)怎樣把握好這次難得的機(jī)遇?我們拭目以待。
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