一种高压高热流熔盐能量储存调节利用系统技术方案

一种高压高热流熔盐能量储存调节利用系统，该系统包括高压电源、高压电缆、熔盐加热器、高温储盐罐、高温熔盐泵、蒸汽发生器、低温储盐罐、低温熔盐泵、动力发电机组、冷凝器、泵、低压防凝阀门、温度传感器和管道，所述熔盐加热器包括壳体、液态熔盐入口、加热管、绝缘涂层、第一电极、第一隔板、第二电极、第二隔板和液态熔盐出口。所述熔盐加热器可利用风电、光电等可再生能源或谷电时段的高压电能加热熔盐储存能量，在用能高峰时期用于生产蒸汽，驱动动力发电机组生产电力，调节能量的有效分配。本发明专利技术所述系统结构简单、加热面积大、热流密度大、热效率高、可直接利用电网高压电源、经济紧凑等优势，适合大规模电力系统削峰填谷推广应用。广应用。广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种高压高热流熔盐能量储存调节利用系统


[0001]本专利技术属于能量存储与利用
，特别是一种高压高热流熔盐能量储存调节利用系统。

技术介绍

[0002]到2060年，我国计划全面建成绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系，能源利用效率达到国际先进水平，非化石能源消费比重达到80%以上，顺利实现“碳中和”的重要目标，构建以新能源为主体的新型电力系统，提高电网对高比例可再生能源的消纳和调控能力意义重大。这就要求我们优先利用太阳能、风能等清洁能源资源，充分发挥煤电等传统能源的使用效率，配置储能设施、调动需求侧灵活响应积极性，实现清洁电力大规模消纳，优化能源结构。
[0003]非化石能源消费比重的不断提高，也意味着风能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能等可再生能源技术将蓬勃发展。然而，风能、太阳能、潮汐能等可再生能源有着不稳定性的特征，用户负荷的动态变化也导致系统能源利用不匹配等问题，从而导致存在着“弃风、弃光”等现象，如何“削峰填谷”有效提高可再生能源的能源利用率，是解决全面推进风电、太阳能发电等大规模开发和高质量发展的重要问题之一。
[0004]储能技术是解决能源利用与用户负荷变化互补匹配的有效方式之一。熔融盐储热是一种显热储热技术，具有价格便宜、蒸气压低、工作温度高、环境友好、不可燃的优点。目前已广泛应用于太阳能光热电站，在国内外已经有较多成功商业化应用案例，熔融盐储热技术可以使光热发电系统具备连续、稳定发电的能力，满足电网对电能品质的要求。而在现有可再生能源发电系统以及燃煤电厂调频调峰等领域，主要以电阻式熔盐加热的方式为主，但是电阻式熔盐加热器的电压等级较小，对于大功率熔盐加热系统，需要极大的电加热器数量用于增大加热功率，导致熔盐加热器的体积和占地面积非常大，投资成本也比较高。中国专利“一种高压高密度熔盐电加热器”（CN 109737602 A）公开了公开一种高压高密度熔盐电加热器。研发具有结构简单、热流密度大、加热效率高、运行可靠、经济实用等特征的熔盐加热方法及其能量储存调节利用系统，是改善熔盐储能系统性能、安全性、可靠性和经济性的重要技术途径，也是增强熔盐储能系统应用领域的必然要求，对推动可再生能源消费比重的提升具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中存在的问题，提供一种适用于能量存储与利用技术等领域的一种高电压熔盐加热器及其能量储存调节利用系统，使其在可再生能源发电系统以及燃煤电厂等调频调峰运行中，高效进行熔盐加热，并有效的分配能源利用。该系统不仅可以利用金属管道直接作为加热管，有效利用加热管管内和管外的换热面积，而且可以直接利用电网高压电源加热熔盐，相比传统电阻加热熔盐储能调节系统方式，不仅结构简单、加热性能好、经济实用，而且利用电源电压范围广。
[0006]本专利技术的技术方案如下：一种高压高热流熔盐能量储存调节利用系统，其特征在于：包括至少一个熔盐加热器，熔盐加热器内设置有至少一个加热管、槽、板、棒或线，加热管、槽、板、棒或线两端加有电压；加热管、槽、板、棒或线与熔盐或其他流体接触处设置有绝缘且导热材料；熔盐或其他流体在熔盐泵的作用下从熔盐加热器的液态熔盐入口流向液态熔盐出口；和/或包括至少一个低压防凝阀门，阀体、阀芯、阀杆或阀柄与熔盐或其他流体接触处设置有绝缘且导热材料，阀体两端加有电压；和/或包括至少一个高温熔盐泵或低温熔盐泵，泵体、泵轮或泵轴与熔盐或其他流体接触处设置有绝缘且导热材料，泵体两端加有电压；包括至少一个高温储罐、至少一个低温储罐、至少一个熔盐蒸汽生成器；低温储罐通过管道与低温熔盐泵连接；低温熔盐泵通过管道、低压防凝阀门与熔盐加热器连接；熔盐加热器通过管道、高温熔盐泵低压防凝阀门与熔盐蒸汽生成器连接；熔盐蒸汽生成器管道、低温熔盐泵与低温储罐连接。
[0007]所述的一种高压高热流熔盐能量储存调节利用系统，其特征在于：该系统包括高压电源(17)、高压电缆(18)、熔盐加热器(7)、高温储盐罐(14)、高温熔盐泵(40)、蒸汽发生器(15)、低温储盐罐(16)、低温熔盐泵(41)、动力发电机组(19)、冷凝器(20)、泵(21) 、低压防凝阀门(30)、温度传感器(24)和管道(13)；所述熔盐加热器(7)、低压防凝阀门(30)、高温储盐罐(14)、高温熔盐泵(40)、蒸汽发生器(15)、低温储盐罐(16)和低温熔盐泵(41)通过管道(13)连接构成一个密闭的环路空间，其内部循环液态熔盐工质；所述蒸汽发生器(15)、动力发电机组(19)、冷凝器(20)和泵(21)通过管道(13)连接构成一个密闭的环路空间，其内部以水作为循环工质。所述熔盐加热器(7)由壳体(1)、液态熔盐入口(8)、加热管(5)、绝缘涂层(6)、第一电极(4)、第一隔板(3)、第二电极(9)、第二隔板(10)和液态熔盐出口(12)组成；所述第一个隔板（3）和壳体（1）形成有第一汇合腔（2），第二个隔板（10）和壳体（1）形成有第二汇合腔（11）；所述第一电极（4）和第二电极（9）与壳体（1）之间为绝缘密封关系；所述第一个隔板（3）上有加热管（5）连接通道和熔盐流动通道；所述第二隔板（10）上仅有加热管（5）连接通道；所述壳体（1）、液态熔盐入口（8）和液态熔盐出口（12）的内侧壁面设置有绝缘涂层（6），所述第一隔板（3）和第二隔板（10）的两侧壁面设置有绝缘涂层（6），所述加热管（5）的内外壁面设置有绝缘涂层（6）；所述壳体（1）、液态熔盐入口（8）、加热管（5）、第一个隔板（3）、第二隔板（10）和液态熔盐出口（12）通过绝缘涂层（6）构成一个绝缘的加热空间；所述高压电源(17)通过高压电缆(18)分别与第一电极(4)和第二电极(9)相连接，第一电极(4)通过第一隔板(3)与加热管(5)相接，第二电极(9)通过第二隔板(10)与加热管(5)相接，构成电加热回路；所述低压防凝熔盐阀门由阀体（31）、阀芯（32）、阀杆（33）、阀柄（34）、绝缘涂层（6）、第三电极（35）、第四电极（36）、低压电源（25）、低压电缆（26）和温度传感器（24）组成；阀体（31）、阀芯（32）、阀杆（33）和阀柄（34）表面设置有绝缘涂层（6）；阀体（31）两端分别设置有第三电极（35）和第四电极（36），第三电极（35）和第四电极（36）分别通过低压电缆（26）与低压电源（25）连接，构成一个绝缘加热回路；温度传感器（24）探头设置于阀体（31）中。所述高温熔盐泵和低温熔盐泵由括泵体(42)、绝缘涂层(6)、泵轮(43)、第五电极(44)、第六电极(45)、泵轴(46)、低压电缆(26)、低压电源(25)和温度传感器(24)组成；泵体(42)、泵轮(43)和泵轴(46)表面设置有绝缘涂层(6)；泵体（42）两端分别设置有第五电极(44)和
第六电极(45)，第五电极(44)和第六电极(45)分别通过低压电缆（26）与低压电源（25）连接，构成一个低压绝缘加热回路；温度传感器（24）探头设置于泵体（42）中。
[0008]上述技术方案中，所述的熔盐加热器不仅可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压高热流熔盐能量储存调节利用系统，其特征在于：包括至少一个熔盐加热器，熔盐加热器内设置有至少一个加热管、槽、板、棒或线，加热管、槽、板、棒或线两端加有电压；加热管、槽、板、棒或线与熔盐或其他流体接触处设置有绝缘且导热材料；熔盐或其他流体在熔盐泵的作用下从熔盐加热器的液态熔盐入口流向液态熔盐出口；和/或包括至少一个低压防凝阀门，阀体、阀芯、阀杆或阀柄与熔盐或其他流体接触处设置有绝缘且导热材料，阀体两端加有电压；和/或包括至少一个高温熔盐泵或低温熔盐泵，泵体、泵轮或泵轴与熔盐或其他流体接触处设置有绝缘且导热材料，泵体两端加有电压；包括至少一个高温储罐、至少一个低温储罐、至少一个熔盐蒸汽生成器；低温储罐通过管道与低温熔盐泵连接；低温熔盐泵通过管道、低压防凝阀门与熔盐加热器连接；熔盐加热器通过管道、高温熔盐泵低压防凝阀门与熔盐蒸汽生成器连接；熔盐蒸汽生成器管道、低温熔盐泵与低温储罐连接。2.一种高压高热流熔盐能量储存调节利用系统，其特征在于：该系统包括高压电源(17)、高压电缆(18)、熔盐加热器(7)、高温储盐罐(14)、高温熔盐泵(40)、蒸汽发生器(15)、低温储盐罐(16)、低温熔盐泵(41)、动力发电机组(19)、冷凝器(20)、泵(21) 、低压防凝阀门(30)、温度传感器(24)和管道(13)；所述熔盐加热器(7)、低压防凝阀门(30)、高温储盐罐(14)、高温熔盐泵(40)、蒸汽发生器(15)、低温储盐罐(16)和低温熔盐泵(41)通过管道(13)连接构成一个密闭的环路空间，其内部循环液态熔盐工质；所述蒸汽发生器(15)、动力发电机组(19)、冷凝器(20)和泵(21)通过管道(13)连接构成一个密闭的环路空间，其内部以水作为循环工质；所述熔盐加热器(7)由壳体(1)、液态熔盐入口(8)、加热管(5)、绝缘涂层(6)、第一电极(4)、第一隔板(3)、第二电极(9)、第二隔板(10)和液态熔盐出口(12)组成；所述第一个隔板（3）和壳体（1）形成有第一汇合腔（2），第二个隔板（10）和壳体（1）形成有第二汇合腔（11）；所述第一电极（4）和第二电极（9）与壳体（1）之间为绝缘密封关系；所述第一个隔板（3）上有加热管（5）连接通道和熔盐流动通道；所述第二隔板（10）上仅有加热管（5）连接通道；所述壳体（1）、液态熔盐入口（8）和液态熔盐出口（12）的内侧壁面设置有绝缘涂层（6），所述第一隔板（3）和第二隔板（10）的两侧壁面设置有绝缘涂层（6），所述加热管（5）的内外壁面设置有绝缘涂层（6）；所述壳体（1）、液态熔盐入口（8）、加热管（5）、第一个隔板（3）、第二隔板（10）和液态熔盐出口（12）通过绝缘涂层（6）构成一个绝缘的加热空间；所述高压电源(17)通过高压电缆(18)分别与第一电极(4)和第二电极(9)相连接，第一电极(4)通过第一隔板(3)与加热管(5)相接，第二电极(9)通过第二隔板(10)与加热管(5)相接，构成电加热回路；所述低压防凝阀门由阀体（31）、阀芯（32）、阀杆（33）、阀柄（34）、绝缘涂层（6）、第三电极（35）、第四电极（36）、低压电源（25）、低压电缆（26）和温度传感器（24）组成；阀体（31）、阀芯（32）、阀杆（33）和阀柄（34）表面设置有绝缘涂层（6）；阀体（31）两端分别设置有第三电极（35）和第四电极（36），第三电极（35）和第四电极（36）分别通过低压电缆（26）与低压电源（25）连接，构成一个绝缘加热回路；温度传感器（24）探头设置于阀体（31）中；所述高温熔盐泵和低温熔盐泵由括泵体(42)、绝缘涂层(6)、泵轮(43)、第五电极(44)、第六电极(45)、泵轴(46)、低压电缆(26)、低压电源(25)和温度传感器(24)组成；泵体(42)、泵轮(43)和泵轴(46)表面设置有绝缘涂层(6)；泵体（42）两端分别设置有第五电极(44)和
第六电极(45)，第五电极(44)和第六电极(45)分别通过低压电缆（26）与低压电源（25）连接，构成一个低压绝缘加热回路；温度传感器（24）探头设置于泵体（42）中。3.按照权利要求1或2所述的一种高压高热流熔盐能量储存调节利用系统，其特征在于：所述的熔盐加热器不仅可以利用电网高压电源，也可以利用低压电源，可以是电网低谷时段电力，也可以是太阳能、风能、潮汐能等可再生能源电力；所述熔盐加热器可以单独使用，也可以串联使用和或并联使用。4.按照权利要求1或2所述的一种高压高热流熔盐能量储存调节利用系统，其特征在于：所述加热管、槽、板、棒或线的材料可以是不锈钢、碳钢、铜、铝、钛合金或石英中的一种、几种或特制导电陶瓷；所述导电陶瓷为陶瓷制备过程中原料中掺有增强其导电性的物料；所述导电性物料如碳纤维、纳米碳管、不锈钢微粒、金属微粒、稀有金属元素。5.根据权利要求1或2所述的一种高压高热流熔盐能量储存调节利用系统，其特征在于：所述绝缘涂层材料可以是陶瓷、硅酸盐类、磷酸盐类、氟树脂、杂环聚合物或有机硅绝缘耐高温材料中的一种或几种。6.根据权利要求1或2所述的一种高压高热流熔盐能量储存调节利用系统，其特征在于：其原理为熔盐加热器内部加热管、槽、板、棒或线有电阻，加热管、槽、板、棒或线与熔盐接触处设置有绝缘且导热材料，在两端的电压作用下有电流流过，加热管、槽、板、棒或线在电压和电流作用下生成热量，所生成的热量将对从熔盐加热器的液态熔盐入口流向液态熔盐出口的熔盐加热；高温熔盐储存在高温储盐罐中；在用能高峰期，通过高温熔盐泵将高温熔盐输送入蒸汽发生器进行换热，换热后的低温熔盐进入低温储盐罐；在用能低谷期，通过低温熔盐泵将低温熔盐输送入至液态熔盐入口进入熔盐加热器进行加热；在蒸汽发生器中被加热的水蒸汽进入动力发电机组做功发电，做功后的水蒸汽进入冷凝器凝结为液态水，经泵的输送作用下再...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄庆华，
申请(专利权)人：北京工大环能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：