多孔介质传蓄热装置、传蓄热发电系统及储能电站制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多孔介质传蓄热装置、传蓄热发电系统及储能电站。所述多孔介质传蓄热装置包括蓄热器和加热单元，所述蓄热器为管状结构，所述蓄热器的两端分别具有低温口和高温口，所述蓄热器内部设有多个上下排列的流通通道，所述流通通道内填充有蓄热工质；所述加热单元连接于所述蓄热器，并用于加热所述蓄热器内的传热工质；其中，所述蓄热工质为多孔介质。对于该多孔介质传蓄热装置，采用低成本且单位体积热容量大于熔盐热容量的多孔介质填料作为蓄热工质，降低了蓄热工质及蓄热器的成本，从而降低了储能电站的成本；另外，相比于采用熔点高的熔盐蓄热，减少了防凝冻堵设备的使用，减小了运行的安全风险和成本。

【技术实现步骤摘要】
多孔介质传蓄热装置、传蓄热发电系统及储能电站
本专利技术涉及储能
，特别涉及一种多孔介质传蓄热装置、传蓄热发电系统及储能电站。
技术介绍
在改变能源业的技术进步中，能源存储技术日益重要，并将从根本上改变世界能源结构。为了有效应对化石能源耗尽所带来的能源危机，需要寻求化石能源的替代品，如风能、太阳能等可再生能源。不论是哪一种可再生能源，很大一部分都必须转化为电能加以利用。然而，我国在大力发展可再生能源的同时，弃电现象日益严重，2019年全国弃风电量169亿千瓦时，全国平均弃风率4％；弃光电量46亿千瓦时，全国平均弃光率2％。此外，电网方面也面临着日益巨大的电力需求峰谷差挑战。为满足未来我国电力需求及清洁化发展目标，需求调节将成为促进电力供需平衡调节的措施之一，系统控制能力提高则有助于提高电力系统的稳定运行。因此，与之相匹配的电力储能技术在未来将迎来大发展。目前，大规模商业化应用且成本比较低廉的储能技术有抽水储能和压缩空气储能，但这两种技术对选址的要求都过高，因此不具有普遍性。现有采用熔盐蓄热技术的蓄热电站能够实现电站平稳运行，且不受地利条件限制。对于采用熔盐蓄热技术的蓄热电站，用于蓄热的熔盐成本较高，同时熔盐的熔点较高(至少200℃)，使用时需要增加防凝冻堵设备，增加了运行的安全风险和成本，反而限制了其与传统火电站的竞争，从而影响其大规模的应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中用于储能电站的蓄热工质成本高的问题，提供一种多孔介质传蓄热装置、传蓄热发电系统及储能电站。一种多孔介质传蓄热装置，所述多孔介质传蓄热装置包括：蓄热器，所述蓄热器为管状结构，所述蓄热器的两端分别具有低温口和高温口，所述蓄热器内部设有多个上下排列的流通通道，所述流通通道内填充有蓄热工质；加热单元，所述加热单元连接于所述蓄热器，并用于加热所述蓄热器内的传热工质；其中，所述蓄热工质为多孔介质。优选地，所述蓄热器的内部设置有多个上下排列的横隔板，多个所述横隔板将所述蓄热器分隔为多个所述流通通道。优选地，所述蓄热器呈非闭合的圆环形或U形。优选地，所述蓄热器内的传热工质为熔盐。优选地，所述多孔介质包括细颗粒玄武岩、辉绿岩、硬砂岩、杂砂岩中的一种或几种。优选地，所述加热单元包括电加热器，所述电加热器设置于所述蓄热器的外部，所述电加热器的外壁面设有介质进口和介质出口，所述介质进口连接于所述低温口，所述介质出口连接于所述高温口，所述电加热器的内部具有加热件，所述加热件电连接于外部的电源。优选地，所述加热单元包括蓄热换热器和热源，所述蓄热换热器的外壁面设有低温进口、高温出口、高温进口、低温出口，所述低温进口连接于所述蓄热器的低温口并与所述蓄热器相连通，所述高温出口连接于所述蓄热器的高温口并与所述蓄热器相连通，所述低温出口连接于所述热源。一种传蓄热发电系统，所述传蓄热发电系统包括上述的多孔介质传蓄热装置、换热器和发电单元，所述换热器的外壁面设有热侧进口、热侧出口、冷侧进口、冷侧出口，所述热侧进口连接于所述蓄热器的高温口并与所述蓄热器相连通，所述热侧出口连接于所述蓄热器的低温口并与所述蓄热器相连通，所述冷侧出口连接于所述发电单元并与所述发电单元相连通。优选地，所述多孔介质传蓄热装置包括熔盐泵，所述熔盐泵的两端分别连接于所述高温口和所述热侧进口并与所述蓄热器和所述换热器连通；或者，所述熔盐泵的两端分别连接于所述低温口和电加热器的介质进口，并与所述蓄热器和所述电加热器连通。优选地，所述发电单元包括发电机、汽轮机、冷凝器和水泵，所述发电机连接于所述汽轮机，所述汽轮机的进口和出口分别连接于所述冷侧出口和所述冷凝器的进口，所述水泵的两端分别连接于所述冷凝器的出口和所述冷侧进口，所述汽轮机、所述发电机、所述冷凝器和所述水泵之间相连通并形成有发电回路。一种储能电站，其包括如上所述的传蓄热发电系统。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。本专利技术的积极进步效果在于：对于该多孔介质传蓄热装置，采用低成本且单位体积热容量大于熔盐热容量的多孔介质填料作为蓄热工质，降低了蓄热工质及蓄热器的成本，从而降低了储能电站的成本；另外，相比于采用熔点高的熔盐蓄热，减少了防凝冻堵设备的使用，减小了运行的安全风险和成本。相应地，对于包含该多孔介质传蓄热装置的传蓄热发电系统和储能电站具有上述的相同效果。附图说明图1为根据本专利技术优选实施例的储能电站的结构示意图。图2为根据本专利技术优选实施例的蓄热器的结构示意图。图3为根据本专利技术优选实施例的又一储能电站的结构示意图。图4为根据本专利技术优选实施例的又一储能电站的结构示意图。附图标记说明：电源1电加热器2蓄热器3多孔介质31横隔板32高温口33低温口34熔盐泵4换热器5汽轮机6发电机7冷凝器8水泵9透平10回热器11预冷器12压缩机13截止阀141、142、143、144、145、146其他热源15蓄热换热器16具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在的实施例范围之中。如图1所示，本专利技术揭示一种多孔介质传蓄热装置，多孔介质传蓄热装置包括蓄热器3和加热单元，蓄热器3为管状结构，蓄热器3的两端分别具有低温口34和高温口33，蓄热器3内部设有多个上下排列的流通通道，流通通道内填充有蓄热工质；加热单元连接于蓄热器3，并用于加热蓄热器3内的传热工质；其中，蓄热工质为多孔介质31。在本实施方式中，由于多孔介质31的成本低，且单位体积的热容量大于熔盐热容量，采用多孔介质31作为蓄热工质，有效降低了蓄热工质及蓄热器3的成本，从而降低了储能电站的成本；相比于采用熔点高的熔盐蓄热，减少了防凝冻堵设备的使用，减小了运行的安全风险和成本。另外，由于低温传热工质的密度大于高温传热工质，低温传热工质容易沉入蓄热器3底部，破坏斜温层，通过设置多个流通通道，使得传热工质在一定的高度范围内流动，减小浮力对蓄热器3内斜温层厚度的影响，从而减小了蓄热器3的尺寸，降低了蓄热器3的成本。如图2所示，蓄热器3的内部设置有多个上下排列的横隔板32，多个横隔板32将蓄热器3分隔为多个流通通道。具体地，蓄热器3的直径为3m，从上至下每间隔1m布置一个横隔板32，总共布置两层横隔板32。该横隔板32能够减小浮力对蓄热器3内斜温层厚度的影响，从而减小蓄热器3的尺寸，进一步降低蓄热器3成本，且横隔板32结构简单，便于安装。如图1所示，蓄热器3呈非闭合的圆环形。其中，蓄热器3设置为环形结构，使得高温口33靠近低温口34，从而显著减少高温口33和低温口34之间的管路长度，进一步地节省了成本。在其他可替代的实施方式中，如图2所示，蓄热器3也可呈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔介质传蓄热装置，其特征在于，所述多孔介质传蓄热装置包括：/n蓄热器，所述蓄热器为管状结构，所述蓄热器的两端分别具有低温口和高温口，所述蓄热器内部设有多个上下排列的流通通道，所述流通通道内填充有蓄热工质；/n加热单元，所述加热单元连接于所述蓄热器，并用于加热所述蓄热器内的传热工质；/n其中，所述蓄热工质为多孔介质。/n

【技术特征摘要】
1.一种多孔介质传蓄热装置，其特征在于，所述多孔介质传蓄热装置包括：
蓄热器，所述蓄热器为管状结构，所述蓄热器的两端分别具有低温口和高温口，所述蓄热器内部设有多个上下排列的流通通道，所述流通通道内填充有蓄热工质；
加热单元，所述加热单元连接于所述蓄热器，并用于加热所述蓄热器内的传热工质；
其中，所述蓄热工质为多孔介质。


2.如权利要求1所述的多孔介质传蓄热装置，其特征在于，所述蓄热器的内部设置有多个上下排列的横隔板，多个所述横隔板将所述蓄热器分隔为多个所述流通通道。


3.如权利要求1所述的多孔介质传蓄热装置，其特征在于，所述蓄热器内的传热工质为熔盐。


4.如权利要求1所述的多孔介质传蓄热装置，其特征在于，所述多孔介质包括细颗粒玄武岩、辉绿岩、硬砂岩、杂砂岩中的一种或几种。


5.如权利要求1所述的多孔介质传蓄热装置，其特征在于，所述蓄热器呈非闭合的圆环形或U形。


6.如权利要求1所述的多孔介质传蓄热装置，其特征在于，所述加热单元包括电加热器，所述电加热器设置于所述蓄热器的外部，所述电加热器的外壁面设有介质进口和介质出口，所述介质进口连接于所述低温口，所述介质出口连接于所述高温口，所述电加热器的内部具有加热件，所述加热件电连接于外部的电源。


7.如权利要求1所述的多孔介质传蓄热装置，其特征在于，所述加热单元包括蓄热换热器和热源，所述蓄热换热器的外壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁晓凤，曹云，姜凯华，贾国斌，宋金亮，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31