热能存储装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种热能存储装置，其包括：壳体，所述壳体限定中空内部室，所述中空内部室在使用中被布置成在其中容纳处于惰性气体气氛中的石墨固体材料；以及至少一个导管，所述至少一个导管被布置成经由所述壳体中的入口和出口开口延伸穿过所述中空内部室，所述导管在所述入口和出口开口处密封地装配到所述壳体，并且所述导管或每一导管的外表面被布置成与位于所述中空内部室内的所述石墨固体材料成紧密面对关系，其中，在使用中，所述导管或每一导管被布置成用于输送流体流从其通过，使得在第一配置中，所述流将热能传递到所述石墨固体材料，并且在第二配置中，所述石墨固体材料将热能传递到所述流。将热能传递到所述流。将热能传递到所述流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热能存储装置


[0001]本公开内容总体涉及能量存储的领域，并且特别涉及用于存储和使用由可再生源（例如光伏发电、风力发电和波浪发电）产生的能量的装置。然而，所公开的构思可以与在一天的某些时段产生超过直接需求量的电力并且出于时移目的需要临时能量存储解决方案的任何能量源一起使用。
[0002]本公开内容涉及一种热存储装置和方法，但是将了解，许多其他领域也是适用的。例如，用户可能能够捕获通过常规化石燃料燃烧或电动发电产生的多余热以及来自例如工厂废热回收和地热发电等不同领域的多余热。

技术介绍

[0003]在整个说明书中对现有技术的任何论述都决不应该视为承认这种现有技术广为人知或形成本领域中的公知常识的一部分。
[0004]在世界范围内，越来越意识到需要减少对化石燃料的依赖并增加可再生能量源的使用。在可预见的将来实际上不受限制的一个主要可再生能量源是太阳能（以及其他类型的光伏(PV)能量捕获），然而，太阳能具有如下缺点：其在夜间不可用，在恶劣天气或者甚至在多云时段也不可用，并且因此，如果其要提高可调度性以作为能量源变成化石燃料的可行替代品，则用于可再生能量装备的转换系统需要包括某一形式的能量存储装置。
[0005]其他可再生能量源（例如风力发电、波浪发电和潮汐发电）最多也具有可变输出，并且在一些情况下，不可预测地可变。为了确保容量可用性满足需求，如果这发生在高峰可再生能量捕获时间之外的时间，则需要一些存储装置来使供应与需求相匹配。当前电池昂贵并且限于短期电网频率稳定作用，而非用于在没有阳光照射时迎合二次峰值需求的负载转移。
[0006]现在已知的是，可以借助广泛的不同技术实现所谓的“热能存储”(TES)的此一般领域。根据具体技术，多余热能可以在从单独过程、建筑物、多用户建筑物、地区、城镇或区域变化的规模上存储和使用数小时、数天或数月。已经提出的用于能量存储的一种方法是在能量生产超过需求时加热本体，并且在需求超过供应时回收热并将其转换为电力。已经提出各种材料供用于热存储本体，并且已经发现石墨在此角色中特别有用。然而，众所周知，石墨在非常高温度下在某些条件下可燃，因此如果使用石墨作为热存储介质，则这提出了特殊挑战。
[0007]呈石墨形式的碳在多种应用中用于存储热或缓冲高温电厂中的产热。如果处于高温的石墨与氧气（或空气）进行接触，则这种应用中的持续风险是石墨着火的可能性。
[0008]本专利技术的一个目的是克服或改善现有技术的缺点中的至少一个缺点，或提供有用和/或更安全的替代方案。在本领域中普遍期望一种如下的能量存储系统：其可以通过提供具有成本效益、安全且高效的方式来存储和分配多余能量来克服所识别的局限性中的至少一些。
[0009]除非上下文另外明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括
(comprises)”、“包括(comprising)”等等将与排他性或穷尽性意义截然相反、按包括性意义（即，从“包括但不限于”的意义上）解释。
[0010]虽然将参考具体示例描述本专利技术，但是所属领域的技术人员将了解，本专利技术可以按许多其他形式实施。

技术实现思路

[0011]在第一方面中，公开了一种热能存储装置的实施例，其包括：壳体，所述壳体限定中空内部室，所述室在使用中被布置成在其中容纳处于惰性气体气氛中的石墨固体材料；以及至少一个导管，所述至少一个导管被布置成经由所述壳体中的入口和出口开口延伸穿过所述中空内部室，所述导管在所述入口和出口开口处密封地装配到所述壳体，并且所述导管或每一导管的外表面被布置成与位于所述中空内部室内的所述石墨固体材料成紧密面对关系，其中，在使用中，所述导管或每一导管被布置成用于输送流体流从其通过，使得在第一配置中，所述流将热能传递到所述石墨固体材料，并且在第二配置中，所述石墨固体材料将热能传递到所述流体流。
[0012]在一些实施例中，所述流体是热（热量）能传递流体，其操作成使得：在所述第一配置中，所述流体流传导地加热所述导管或每一导管，并且所述导管朝向所述石墨固体材料传导和辐射热，并且在所述第二配置中，所述石墨固体材料朝向所述导管或每一导管传导和辐射热，并且所述导管传导地加热其内的所述流体流，在一些实施例中，所述石墨固体材料通过热能进出所述热能传递流体流的相应传递而被反复加热和冷却。
[0013]在一些实施例中，当所述装置布置有单个导管时，则以所述第一配置和所述第二配置两者操作，所述导管适于顺序地输送不同流体从其通过。
[0014]在一些实施例中，当在所述第一配置中时，所述导管包括适于输送高温流体(HTF)流或超临界流体流的材料，并且当在所述第二配置中时，所述导管包括适于输送超临界流体流的材料。在替代实施例中，当在所述第一配置中时，所述导管包括适于输送高温流体(HTF)流或超临界流体流的材料，并且当在所述第二配置中时，所述导管包括适于输送高温流体(HTF)流的材料。
[0015]在一些实施例中，当所述装置布置有至少两个导管时，则以所述第一配置操作，所述装置适于在第一导管中输送流体，并且以所述第二配置操作，所述装置适于在第二单独导管中输送流体。
[0016]在一些实施例中，所述第一导管包括适于输送高温流体(HTF)流或超临界流体流的材料，并且所述第二导管包括适于输送超临界流体流的材料。在替代实施例中，所述第一导管包括适于输送高温流体(HTF)流或超临界流体流的材料，并且所述第二导管包括适于输送高温流体流的材料。
[0017]在一些实施例中，所述高温流体(HTF)是包括以下各项的群组中的至少一者：液态钠(Na)、液态钾(K)、液态NaK(77.8%K)、液态锡(Sn)、液态铅(Pb)、液态铅铋(PbBi) (45%/55%)。
[0018]在一些实施例中，所述超临界流体是包括以下各项的群组中的至少一者：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、甲醇(CH3OH)、乙醇
(C2H5OH)、丙酮(C3H6O)和一氧化二氮(N2O)。在一些实施例中，所述第一导管和第二导管包括具有约550℃至约1000℃的操作温度范围的材料。在此的一种特定形式中，所述第一导管和第二导管包括具有约550℃至约900℃、700℃至约900℃或550℃至约800℃的操作温度范围的材料。在其他实施例中，所述操作温度范围可以为约600
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1000℃、约700
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1000℃、约800
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1000℃、约900
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1000℃、约550
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900℃、约550
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800℃、约550
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700℃、约550
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600℃、约600
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900℃、约600
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800℃或约600
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700℃。
[0019]在一些实施例中，借助于包入所述石墨固体材料的大致气密壳体和初始引入量的惰性气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热能存储装置，其包括：壳体，所述壳体限定中空内部室，所述中空内部室在使用中被布置成在其中容纳处于惰性气体气氛中的石墨固体材料；以及至少一个导管，所述至少一个导管被布置成经由所述壳体中的入口和出口开口延伸穿过所述中空内部室，所述导管在所述入口和出口开口处密封地装配到所述壳体，并且所述导管或每一导管的外表面被布置成与位于所述中空内部室内的所述石墨固体材料成紧密面对关系，其中，在使用中，所述导管或每一导管被布置成用于输送流体流从其通过，使得在第一配置中，所述流将热能传递到所述石墨固体材料，并且在第二配置中，所述石墨固体材料将热能传递到所述流。2.根据权利要求1所述的热能存储装置，其中所述流体是热（热量）能传递流体，其操作成使得：在所述第一配置中，所述流体流传导地加热所述导管或每一导管，并且所述导管朝向所述石墨固体材料传导和辐射热，并且在所述第二配置中，所述石墨固体材料朝向所述导管或每一导管传导和辐射热，并且所述导管传导地加热其内的所述流体流。3.根据权利要求2所述的热能存储装置，其中所述石墨固体材料通过热能进出所述热能传递流体的所述流的相应传递而被反复地加热和冷却。4.根据前述权利要求中的任一项所述的热能存储装置，其中当所述装置布置有单个导管时，则以所述第一配置和所述第二配置两者操作，所述导管适于顺序地输送不同流体从其通过。5.根据权利要求4所述的热能存储装置，其中当在所述第一配置中时，所述导管包括适于输送高温流体(HTF)流或超临界流体流的材料，并且当在所述第二配置中时，所述导管包括适于输送超临界流体流的材料。6.根据权利要求4所述的热能存储装置，其中当在所述第一配置中时，所述导管包括适于输送高温流体(HTF)流或超临界流体流的材料，并且当在所述第二配置中时，所述导管包括适于输送高温流体(HTF)流的材料。7.根据权利要求1至3中的任一项所述的热能存储装置，其中当所述装置布置有至少两个导管时，则以所述第一配置操作，所述装置适于在第一导管中输送流体，并且以所述第二配置操作，所述装置适于在第二单独导管中输送流体。8.根据权利要求7所述的热能存储装置，其中所述第一导管包括适于输送高温流体(HTF)流或超临界流体流的材料，并且所述第二导管包括适于输送超临界流体流的材料。9.根据权利要求7所述的热能存储装置，其中所述第一导管包括适于输送高温流体(HTF)流或超临界流体流的材料，并且所述第二导管包括适于输送高温流体流的材料。10.根据权利要求5、6、8或9中的任一项所述的热能存储装置，其中所述高温流体是包括以下各项的群组中的至少一者：液态钠(Na)、液态钾(K)、液态NaK(77.8%K)、液态锡(Sn)、液态铅(Pb)、液态铅铋(PbBi) (45%/55%)。11.根据权利要求5、6、8或9中的任一项所述的热能存储装置，其中所述超临界流体是包括以下各项的群组中的至少一者：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、乙
烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、甲醇(CH3OH)、乙醇(C2H5OH)、丙酮(C3H6O)和一氧化二氮(N2O)。12.根据权利要求7至9中的任一项所述的热能存储装置，其中所述第一导管和第二导管包括具有约550℃至约1000℃的操作温度范围的材料。13.根据权利要求12所述的热能存储装置，其中所述第一导管和第二导管包括具有约550℃至约800℃的操作温度范围的材料。14.根据前述权利要求中的任一项所述的热能存储装置，其中，借助于大致气密壳体以及初始引入量的惰性气体维持所述中空内部室内的所述惰性气体气氛，所述大致气密壳体包入所述石墨固体材料。15.根据权利要求1至13中的任一项所述的热能存储装置，其中，借助于馈送到包入所述石墨固体材料的所述壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：巢俊，邱赐福，
申请(专利权)人：石墨太阳能电力私人有限公司，
类型：发明
国别省市：