一种基于相变储热的电力储能装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于相变储热的电力储能装置，包括一用于通过超临界二氧化碳循环将热能转换为电能的超临界二氧化碳循环发电装置；该基于相变储热的电力储能装置还包括一用于将电能转换成热能并将其热能储存于相变储热材料内的高温蓄热器，高温蓄热器设置在热力循环发电装置上，在放热过程中，相变储热材料将热量传递给超临界二氧化碳工质。本实用新型专利技术高温蓄热器中的相变储热体的热量被超临界二氧化碳工质吸收，可使其达到1000℃以上的高温，超临界二氧化碳循环的热效率可达63％以上，高温蓄热器的热能在夜间电费较低时通过电加热方式蓄积，白天在电费较高时，通过超临界二氧化碳循环将热能转换为电能，所构成的储能装置的能量转换效率可达60％以上。

Electric energy storage device based on phase change heat storage

【技术实现步骤摘要】
一种基于相变储热的电力储能装置
本技术涉及电力储能
，特别涉及到一种基于相变储热的电力储能装置。
技术介绍
随着能源转型发展的需要，电网接入的可再生能源的比例不断提高，迫切需要大容量电力储能装置，预计至2030年，我国的储能规模将达到40GW。与此同时，储能技术也迅速发展，新型的先进储能技术不断涌现。除了成熟的抽水蓄能技术以外，压缩空气储能、铅蓄电池、锂离子电池、液流电池、飞轮储能、超级电容、超导储能已处于示范阶段或开始商业应用，其他新的储能技术也在加紧研发。近年来，在发电领域出现了先进的超临界二氧化碳循环发电技术，可以使热力发电效率大幅提升，甚至可以超过先进燃气-蒸汽联合循环的效率。超临界二氧化碳循环采用二氧化碳作为工质，二氧化碳化学性质不活泼，无色无味无毒、安全、价格便宜、易获得，是一种优良的天然工质。对于某些金属，如铜，二氧化碳与其不发生反应，这就为二氧化碳与金属相变储热材料直接接触换热创造了条件，而且相变储热材料(铜)具有高储能密度，可达50w·h/kg。当运行于1000℃以上温度时，超临界二氧化碳循环的热效率可达63％以上，可以满足电力储能对于效率指标的要求。超临界二氧化碳循环及金属相变储热材料的投资成本都比较低，经济性好。因此，将超临界二氧化碳循环与相变储热相结合组成新型的电力储能装置对于电力储能技术的发展有重要意义。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本技术目的提供了一种设计合理、结构简单、能够使高温蓄热器的储热效率可达97％以上，使超临界二氧化碳循环的热效率可达63％，能够使储能装置的能量转换效率可达60％的基于相变储热的电力储能装置。为解决以上技术问题，本技术采用以下技术方案来实现的：一种基于相变储热的电力储能装置，包括一用于通过超临界二氧化碳循环将热能转换为电能的超临界二氧化碳循环发电装置；其特征在于，该基于相变储热的电力储能装置还包括一用于将电能转换成热能并将其热能储存于相变储热材料内的高温蓄热器，所述高温蓄热器设置在热力循环发电装置上，在放热过程中，相变储热材料将热量传递给超临界二氧化碳工质。在本技术的一个优选实施例中，所述高温蓄热器包括一用于隔热的耐火隔热层；一用于承受超临界二氧化碳工质高压的圆筒形压力容器，所述圆筒形压力容器包覆在耐火隔热层的外周面上；一用于储存电加热的热量的相变储热体，所述相变储热体布置于耐火隔热层围成的空间内，所述相变储热体两端设有通电端，在所述相变储热体内部设置有相变储热材料。在本技术的一个优选实施例中，在所述圆筒形压力容器的外周面上包覆有保温层。在本技术的一个优选实施例中，所述超临界二氧化碳循环发电装置包括一用于对超临界二氧化碳工质进行冷却液化的冷却器；一用于将通过冷却器液化的超临界二氧化碳工质增压至设定压力值的主泵，所述主泵的进液口与冷却器的出液口相连通；一用于对经过主泵增压后的超临界二氧化碳工质进行加热的低温回热器，所述低温回热器的高压侧进口与主泵的出液口相连通，所述低温回热器的低压侧出口与冷却器的进口相连通；一用于对经过低温回热器加热的超临界二氧化碳工质进行加热的高温回热器，所述高温回热器的高压侧进口与低温回热器的高压侧出口相连通，所述高温回热器的低压侧出口与低温回热器的低压侧进口相连通；一用于对经过高温回热器加热的超临界二氧化碳工质进行加热的超高温回热器，所述超高温回热器的高压侧进口与高温回热器的高压侧出口相连通，所述超高温回热器的低压侧出口与高温回热器的低压侧进口相连通，所述超高温回热器的高压侧出口与高温蓄热器的进口相连通；一用于推动发电机产生电力的透平，所述透平的进口与高温蓄热器的出口相连通，所述透平的排气口与超高温回热器的低压侧进口相连通。在本技术的一个优选实施例中，所述超临界二氧化碳循环发电装置还包括一用于对从低温回热器的低压侧出口分流的超临界二氧化碳工质进行压缩的分流压缩机，所述分流压缩机的进口与低温回热器的低压侧出口相连通，所述分流压缩机的出口与高温回热器的高压侧进口相连通。在本技术的一个优选实施例中，所述超临界二氧化碳循环发电装置还包括一用于对从主泵的出液口分流的超临界二氧化碳工质进行加热的低温蓄热器，所述低温蓄热器的进口与主泵的出液口相连通，所述低温蓄热器的出口与低温回热器的高压侧出口相连通。与现有技术相比，本技术的高温蓄热器中的相变储热体的热量被超临界二氧化碳工质吸收，可使其达到1000℃以上的高温，超临界二氧化碳循环的热效率可达63％以上，高温蓄热器的热能在夜间电费较低时通过电加热方式蓄积，白天在电费较高时，通过超临界二氧化碳循环将热能转换为电能，所构成的储能装置的能量转换效率可达60％以上，本技术的装置集成已有的设备和技术，通过系统优化配置，不需要重新开发关键设备，其中相变储热材料可完全回收和直接利用或销售，总体的投资经济性好，可建于环境冷却条件较好且有废热的工业设施内，如：发电厂、化工厂、冶炼厂等，利用厂址的冷却装置、电力设施和管理资源，储能的综合效益将更加突出。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术的控制原理图。图2为本技术的高温蓄热器的纵向截面示意图。图3为本技术的高温蓄热器的横向截面示意图。具体实施方式为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本技术。参照图1-图3所示，图中给出了一种基于相变储热的电力储能装置，包括超临界二氧化碳循环发电装置和高温蓄热器600。超临界二氧化碳循环发电装置用于通过超临界二氧化碳循环将热能转换为电能，高温蓄热器用于将电能转换成热能并将其热能储存于相变储热材料内，高温蓄热器设置在热力循环发电装置上，在放热过程中，相变储热材料将热量传递给超临界二氧化碳工质。高温蓄热器600包括耐火隔热层620、圆筒形压力容器610和相变储热体630，耐火隔热层620用于隔热，圆筒形压力容器610用于承受超临界二氧化碳工质高压，圆筒形压力容器610包覆在耐火隔热层620的外周面上。相变储热体630用于储存电加热的热量，相变储热体630布置于耐火隔热层620围成的空间内，相变储热体630两端设有通电端631、632，在相变储热体630内部设置有相变储热材料，在本实施例中相变储热材料为铜。在圆筒形压力容器610的外周面上包覆有保温层，有效的提高了该高温蓄热器的保温性能，减少热量的损失。相变储热体630中盛放有相变储热材料，在储能和释能过程中，相变储热材料发生相变，即熔化和凝固。相变储热体630分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相变储热的电力储能装置，包括/n一用于通过超临界二氧化碳循环将热能转换为电能的超临界二氧化碳循环发电装置；/n其特征在于，该基于相变储热的电力储能装置还包括一用于将电能转换成热能并将其热能储存于相变储热材料内的高温蓄热器，所述高温蓄热器设置在热力循环发电装置上，在放热过程中，相变储热材料将热量传递给超临界二氧化碳工质。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于相变储热的电力储能装置，包括
一用于通过超临界二氧化碳循环将热能转换为电能的超临界二氧化碳循环发电装置；
其特征在于，该基于相变储热的电力储能装置还包括一用于将电能转换成热能并将其热能储存于相变储热材料内的高温蓄热器，所述高温蓄热器设置在热力循环发电装置上，在放热过程中，相变储热材料将热量传递给超临界二氧化碳工质。


2.如权利要求1所述的一种基于相变储热的电力储能装置，其特征在于：所述高温蓄热器包括
一用于隔热的耐火隔热层；
一用于承受超临界二氧化碳工质高压的圆筒形压力容器，所述圆筒形压力容器包覆在耐火隔热层的外周面上；
一用于储存电加热的热量的相变储热体，所述相变储热体布置于耐火隔热层围成的空间内，所述相变储热体两端设有通电端，在所述相变储热体内部设置有相变储热材料。


3.如权利要求2所述的一种基于相变储热的电力储能装置，其特征在于：在所述圆筒形压力容器的外周面上包覆有保温层。


4.如权利要求1所述的一种基于相变储热的电力储能装置，其特征在于：所述超临界二氧化碳循环发电装置包括
一用于对超临界二氧化碳工质进行冷却液化的冷却器；
一用于将通过冷却器液化的超临界二氧化碳工质增压至设定压力值的主泵，所述主泵的进液口与冷却器的出液口相连通；
一用于对经过主泵增压后的超临界二氧化碳工质进行加热的低温回热器，所述低温回热...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑开云，黄志强，梁宏，
申请(专利权)人：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：上海;31