一种多元化积木式等温标准化储热系统技术方案

本发明专利技术公开一种多元化积木式等温标准化储热系统，包含标准外壳体、隔热支撑件、内壳体、多元储热介质、换热元件、换热元件连接卡扣、电阻加热元件。本发明专利技术利用峰谷电价或工业生产余热加热多元储热介质，储热介质采用相变原理蓄能和放热。本发明专利技术与现有定制化储能方式不同，采用积木式标准化等温储能方式，打破现有储热形式受效率、场地、规模调整等约束条件，应用场景更广、更加灵活，可为用户提供高效、稳定、可靠、容量可迭代的储能方式。此外，本发明专利技术制造容易，成本低，实用性强，有很好的经济效益和推广价值。和推广价值。和推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种多元化积木式等温标准化储热系统


[0001]本专利技术涉及储能中的储热
，具体为一种多元化积木式等温标准化储热系统。

技术介绍

[0002]世界的能源格局也开始加速向清洁化、低碳化、高效化推进，为实现可再生能源的广泛利用，解决可再生能源的瞬时性及不稳定的问题，以及能源供应和需求不匹配的问题，储能技术发挥着关键作用。储能技术成为新能源发展最关键的技术之一，牵动着新能源向前发展。储能具有消除电力峰谷差，实现光伏、风力等新能源平滑输出，调峰、调频和备用容量等作用，满足新能源发电平稳、安全接入电网的要求，可以有效减少弃风、弃光现象，增加光伏和风电在电网中的份额。储能技术用于市政、电力、工业、化工等行业领域，储能技术受到越来越多的重视，储能技术市场前景广阔。随着储能产业的发展，诸多储能技术不断突破，其中大量技术已经实现了较大规模的示范应用，例如储热技术、氢储能技术、压缩空气储能等。
[0003]储热技术不仅从技术上和经济上可以实现规模化，多场景应用外，储热技术的重要性还体现在：
①
全球的用户终端需求中热能和冷能约占总能耗的一半；
②
全球能源预算中90%的能源也是围绕热能的转换、传输和存储进行的；
③
受到热力学定律的约束，热能是重要的中间产物和副产物，存在大量的热能可以被利用。此外，我国作为重要的工业大国，工业过程的综合效率较低，特别是在钢铁、有色、化工、建材等行业，仍有大量余热资源具有回收价值。目前储热技术主要有液体蓄热、固体蓄热和相变蓄热。常见的液态显热材料包括水和导热油等，固态相变材料包含镁砖、混凝土、鹅卵石等，相变蓄热除熔盐蓄热外其他蓄热材料还在技术研究中，其规模化应用尚未开展。其中水是低温应用领域中(<120℃)最常使用的显热材料。镁砖、导热油、熔盐等物质常应用于中高温领域(>150℃)。
[0004]水储热是最传统的显性储热技术之一，常见的水储热技术有非承压水储热和承压水储热两种。非承压水蓄热温度一般在30
‑
85℃；承压水蓄热的温度一般在30℃~200℃。水储热设备简单，但若提高蓄热温度和蓄热规模，其投资造价和占地面积大福提升。镁砖、混凝土等固体蓄热材料在谷值电价时利用电加热设备直接将电能转化为热能，并储存于固体储热材料中，固体储热材料因其材料特性，材料受热膨胀后发生破碎，无法长期稳定提供储热。导热油和熔盐可以储存高温热量，但无法储存低温热量，低温下熔盐会发生凝固，此外导热油因其易燃危险性，熔盐因其腐蚀性，两种蓄热材料应用场景受限。因此急需设置一项储热技术克服水储热无法应用高温场景、固体材料储热无法长期稳定运行和导热油和熔盐储热方式受场地约束的弊端，打破现有储热形式受效率、场地、规模调整等约束条件，可灵活机动为用户提供高效、稳定、可靠、可变容量的储热方式。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服传统蓄热材料的弊端，打破现有储热形式受效率、场地、规模
调整等约束条件，解决储热系统固化模式这一弊病，而提供一种高效、稳定、可变容量的灵活储热方式，可以适应于市政、电力、工业、化工等行业领域。为此，本专利技术采用以下技术方案：一种多元化积木式等温标准化储热系统，其特征在于包括若干等温标准化储能单元，所述等温标准化储能单元为标准化蓄热结构单元，多组等温标准化储能单元可组成不同蓄热规模的蓄热系统，实现储能系统积木式的增容或减容；所述等温标准化储能单元设置标准化外壳体，所述标准化外壳体具有标准形状和体积，并在外壳体上设置标准连接结构，而能够形成若干等温标准化储能单元的积木式排列和叠装组合，适应不同场地和规模场景；所述等温标准化储能单元采用多元合金作为相变蓄热材料，蓄热范围广、潜热大，材料蓄热性能稳定无衰减；所述等温标准化储能单元内壳体内设置换热元件以及电阻加热元件，可实现电、余热双重蓄热方式；所述等温标准化储能单元采用真空隔热内外腔体结构。
[0006]等温标准化储能单元为标准化蓄热结构单元，不仅体积外形、连接结构为标准化，以便更加，同时，各单元的储热容量也相同，比如均为100kWh，而由于采用相变蓄热材料，潜热大、热稳定性高，且导热性能远高于高温熔盐，因此采用等温标准化储能单元构成标准化储热系统，可以兼顾储热能量密度和功率密度，提升储热速率和效率，并且管理非常方便，且可以积木式搭建成不同的形状，且其自带隔热结构，对建筑设施无特别要求，适应不同场地和规模场景，可以达到设计后快速工程预制快速工程安装和拆卸，即装即用的快速高效。
[0007]在采用上述技术方案的基础上，本专利技术还可采用以下进一步的技术方案，或对这些进一步的技术方案组合使用：所述标准化外壳体优选设置为长方体，在标准外壳体的顶面、底面以及长边所在的一对侧面设置所述标准连接结构，以能够在水平方向上组装连接相邻等温标准化储能单元和在高度方向上组装等温标准化储能单元。
[0008]所述标准连接结构包括内凹槽和与内凹槽形状匹配的卡块，标准外壳体的顶面、底面分别设置所述内凹槽和卡块，标准外壳体的所述一对侧面分别设置所述内凹槽和卡块，可利用所述标准连接结构进行吊装。
[0009]所述内壳体与标准外壳体之间为真空绝热状态，内壳体储存相变蓄热介质，标准外壳体为等温标准化储能单元对外的连接件；标准外壳体内腔涂有镀银等绝热材料，可将内壳体辐射热量有效反射回至内壳体，减少能量损失。
[0010]所述内壳体内储存相变蓄热材料，所述内壳体优选采用为正方体结构。
[0011]所述外壳体采用芳纶纤维增强复合材料，拥有良好的绝热性能和结构强度，确保结构单元耐温、防火、绝缘和结构稳定性；所述内壳体采用6061铝合金材料，拥有良好的导热性能、抗腐蚀性能和结构强度，确保内壳体为一等温结构单元。
[0012]本专利技术蓄能单元为等温标准储能单元，通过采用相变储热介质以及内外壳体的配置，储能单元内各处温度保持一致，无局部过热和过冷现象，无需设置物理混合搅拌装置，结构简单，单元内温度流场一致。优选地，所述标准外壳体为长方体，内壳体为正方形，内壳体居中地设置在长方体标准外壳体中；在标准外壳体的顶面、底面以及长边所在的一对侧面设置所述标准连接结构，以能够在水平方向上组装连接相邻等温标准化储能单元和在高
度方向上组装等温标准化储能单元若干等温标准化储能单元联结成为平面上排列连接、高度上叠加连接的储能装置。
[0013]对于相变储热介质，设置换热管，换热管纵贯标准外壳体和内壳体，长度方向上前后相邻的等温标准化储能单元的换热管通过用于管连接的卡扣连接件连接，同时也对长度方向上的相邻温标准化储能单元进行连接；标准外壳体的其中一个端面上设置有电加热元件的电气连接段；本专利技术储能方式多样，既可以储存电能，亦可以直接储存热能。所述换热管既可以作为储能流体加热通道，亦可作为换热介质放热通道，实现能源的储存与释放。
[0014]所述内壳体与标准外壳体之间每对相对面之间均设置多组隔热支撑件，确保内、外壳体在真空绝热状态下的结构稳定性，换热元件和电加热元件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多元化积木式等温标准化储热系统，其特征在于包括若干等温标准化储能单元，所述等温标准化储能单元为标准化蓄热结构单元，多组等温标准化储能单元可组成不同蓄热规模的蓄热系统，实现储能系统积木式的增容或减容；所述等温标准化储能单元设置标准化外壳体，所述标准化外壳体具有标准形状和体积，并在外壳体上设置标准连接结构，而能够形成若干等温标准化储能单元的积木式排列和叠装组合，适应不同场地和规模场景；所述等温标准化储能单元采用多元合金作为相变蓄热材料；所述等温标准化储能单元内壳体内设置换热元件以及电阻加热元件，可实现电、余热双重蓄热方式；所述等温标准化储能单元采用真空隔热内外腔体结构。2.如权利要求1所述的一种多元化积木式等温标准化储热系统，其特征在于所述标准化外壳体设置为长方体，在标准外壳体的顶面、底面以及长边所在的一对侧面设置所述标准连接结构，以能够在水平方向上组装连接相邻等温标准化储能单元和在高度方向上组装等温标准化储能单元。3.如权利要求1所述的一种多元化积木式等温标准化储热系统，其特征在于所述标准连接结构包括内凹槽和与内凹槽形状匹配的卡块，标准外壳体的顶面、底面分别设置所述内凹槽和卡块，标准外壳体的所述一对侧面分别设置所述内凹槽和卡块，可利用所述标准连接结构进行吊装。4.如权利要求1所述的一种多元化积木式等温标准化储热系统，其特征在于所述内壳体与标准外壳体之间为真空绝热状态，内壳体储存相变蓄热介质，标准外壳体为等温标准化储能单元对外的连接件；标准外壳体内腔涂有绝热材料，可将内壳体辐射热量有效反射回至内壳体。5.如权利要求1所述的一种多元化积木式等温标准化...

【专利技术属性】
技术研发人员：高俊，冯飙，朱波，张翔，时雷鸣，赵源，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：