一种基于锌升华和氧化的储能装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于锌升华和氧化的储能装置及其控制方法，方法包括：在锌料投入所述蓄热腔，以及所述投料口和所述气体出口关闭后，侦测当前时段是否处于低谷电时段；在处于低谷电时段时，启动所述电加热系统以使所述蓄热腔内温度达到锌升华温度以上；在低谷电时段结束时，关闭所述电加热系统，控制所述气体出口开启，并控制所述氧化反应器的氧气入口开启。本发明专利技术提出的技术方案旨在解决现有的储能技术中单位体积的蓄热载体吸收的热量较少的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于锌升华和氧化的储能装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及储能
，具体涉及一种基于锌升华和氧化的储能装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着中国工业现代化的飞速发展，工业用电负荷飞速增长；另一方面，随着人民生活水平的提升，商业和居民用电负荷也日益提升。然而，不管是工业用电，还是商业或居民用电，夜间的用电负荷明显低于日间用电负荷。日渐拉大的峰谷用电负荷差加剧了电力需求不平衡，从而对电网的稳定运行和电力的稳定供应造成了更为严重的冲击；因低谷电价格较低，如何充分利用低谷电，将低谷电能进行储存及有效利用，从而实现电网的削峰填谷，是当下亟待解决的问题。
[0003]在夜间的低谷电时段将电能转化为热能进行能量储存，是一种新型的储能方式。在这种储能方式中，白天通过换热的方式将存储的热能交换出来进行利用，从而提高低谷电利用率。
[0004]另一方面，由于电网的发展速度和可再生能源发电量的发展速度还不能很好的匹配，当供大于需的时候，会有些相当一部分弃电的产生。据统计，2018年我国弃水、弃风、弃光电量合计超1000亿度，近年来弃电形式有明显缓解，但弃电总量仍然超过500亿度。因此，如何将弃电储存起来，为高峰时候提供能量，除了进一步发展国家电网技术，采用更高效的储能方式也是一种解决途径。
[0005]现有技术中，常采用水作为蓄热载体，在低谷电蓄能时通过电阻丝加热水形成水蒸气来进行储能，这种储能方式的弊端是单位体积的蓄热载体吸收的热量较少。采用熔融盐作为蓄热载体，能在一定程度上提高单位体积的蓄热量，但是熔融盐易堵塞易腐蚀。因此，亟需要提出一种高效绿色的储能装置及其控制方法以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的是提供一种基于锌升华和氧化的储能装置及其控制方法，旨在解决现有的储能技术中单位体积的蓄热载体吸收的热量较少的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提出的基于锌升华和氧化的储能装置的控制方法中，储能装置包括外壁设置绝热层的蓄热炉；
[0008]所述蓄热炉内部形成蓄热腔，蓄热腔中设置有电加热系统，所述蓄热炉还设置有投料口和气体出口，所述投料口用于向所述蓄热腔中加入锌料，所述气体出口用于排出锌蒸气；
[0009]所述气体出口通过锌蒸气管道连通至氧化反应器，所述氧化反应器设置有氧气入口，所述氧化反应器外层环绕有第一蓄水腔，所述第一蓄水腔用于与用户管网连通，所述第一蓄水腔用于通过水吸收所述氧化反应器中的反应热生成水蒸气，并向所述用户管网提供水蒸气；第一蓄水腔连接有汽包；
[0010]所述控制方法包括：
[0011]在锌料投入所述蓄热腔，以及所述投料口和所述气体出口关闭后，侦测当前时段是否处于低谷电时段；
[0012]在处于低谷电时段时，启动所述电加热系统以使所述蓄热腔内温度达到锌升华温度以上；
[0013]在低谷电时段结束时，关闭所述电加热系统，控制所述气体出口开启，并控制所述氧化反应器的氧气入口开启。
[0014]优选地，所述氧化反应器与旋风分离器连通，所述旋风分离器与用于收集氧化锌的氧化锌储罐连通。
[0015]优选地，所述气体出口还通过锌蒸气管道连通至第一蒸发室，所述第一蒸发室外层环绕有第二蓄水腔，所述第二蓄水腔用于与用户管网连通，所述第二蓄水腔用于通过水与所述锌蒸气换热生成水蒸气，并向所述用户管网提供水蒸气；第二蓄水腔连接有汽包；所述锌蒸气管道包括主管、第一支管和第二支管，所述主管的一端与所述气体出口连通，所述主管的另一端连通第一分流阀的进口，所述第一分流阀的第一出口与所述第一支管的一端连通，所述第一支管的另一端连通所述氧化反应器；所述第一分流阀的第二出口与所述第二支管的一端连通，所述第二支管的另一端连通所述第一蒸发室；控制端与用户管网以及所述第一分流阀信号连接；
[0016]所述控制方法，还包括：
[0017]每当低谷电时段结束后，控制端控制所述第一分流阀向所述第一支管和所述第二支管保持预设初始开度；
[0018]控制端每隔预设周期获取用户管网的水蒸气流量随时间的变化关系，并获取上一周期用户管网的水蒸气消耗总量；其中，相邻的两个低谷电时段划分为多个预设周期；
[0019]控制端根据用户管网的水蒸气消耗总量，调节所述第一分流阀向所述第一支管和所述第二支管的开度。
[0020]优选地，所述旋风分离器中排出的气体通入与第二蒸发室，所述第二蒸发室外层环绕有第三蓄水腔，所述第三蓄水腔用于与进入第三蓄水腔的水进行换热以进行热回收，或用于与用户管网连通以向所述用户管网提供水蒸气；所述旋风分离器的气体排出口设置温度检测器；
[0021]所述控制方法，还包括：
[0022]获取所述温度检测器检测的温度值；
[0023]根据所述温度值，控制所述第三蓄水腔的出气口与所述用户管网之间的控制阀门的开闭。
[0024]优选地，所述储能装置还设置有第二分流阀，所述第三蓄水腔的出水口与所述第二分流阀的入口连通，所述第二分流阀的第一出口与所述第一蓄水腔连通，所述第二分流阀的第二出口与所述第二蓄水腔连通；
[0025]所述根据所述温度值，控制所述第三蓄水腔的出气口与所述用户管网之间的控制阀门的开闭的步骤，包括：
[0026]当所述温度值达到设定值时，控制所述第三蓄水腔的出气口与所述用户管网之间的控制阀门开启；
[0027]当所述温度值低于设定值时，控制所述第三蓄水腔的出气口与所述用户管网之间的控制阀门关闭，并控制所述第二分流阀开启；
[0028]所述控制方法，还包括：
[0029]计算低谷电时段结束后，所述第一蓄水腔的第一水蒸气产量和所述第二蓄水腔的第二水蒸气产量；
[0030]计算所述第一水蒸气产量与所述第二水蒸气产量之和，并确定所述产量之和与所述用户管网的需求总量的产量比值；
[0031]计算低谷电时段结束后的时长与相邻两个低谷电时段之间的时长比值；
[0032]将所述产量比值与所述时长比值进行比较，以制定所述第二分流阀向所述第一蓄水腔和所述第二蓄水腔的开度。
[0033]优选地，制定所述第二分流阀向所述第一蓄水腔和所述第二蓄水腔的开度参照如下方式进行：
[0034][0035][0036][0037]其中，B1为产量比值；B2为时长比值；V1为低谷电时段结束后，所述第一蓄水腔的第一水蒸气产量；V2为低谷电时段结束后，所述第二蓄水腔的第二水蒸气产量；V
总
为用户管网的需求总量；T
d
为低谷电时段结束后的时长，T
总
为相邻两个低谷电时段之间的时长；P为B1与B2的比值；
[0038]当P∈[0.8,1.2]，表明当前水蒸气产量合适，根据V1与V2的比值制定所述第二分流阀向所述第一蓄水腔和所述第二蓄水腔的开度；
[0039]若P＜0.8，表明当前水蒸气产量不足，控制所述第二分流阀向所述第一蓄水腔的开度大于向所述第二蓄水腔的开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于锌升华和氧化的储能装置的控制方法，其特征在于，储能装置包括外壁设置绝热层的蓄热炉；所述蓄热炉内部形成蓄热腔，蓄热腔中设置有电加热系统，所述蓄热炉还设置有投料口和气体出口，所述投料口用于向所述蓄热腔中加入锌料，所述气体出口用于排出锌蒸气；所述气体出口通过锌蒸气管道连通至氧化反应器，所述氧化反应器设置有氧气入口，所述氧化反应器外层环绕有第一蓄水腔，所述第一蓄水腔用于与用户管网连通，所述第一蓄水腔用于通过水吸收所述氧化反应器中的反应热生成水蒸气，并向所述用户管网提供水蒸气；第一蓄水腔连接有汽包；所述控制方法包括：在锌料投入所述蓄热腔，以及所述投料口和所述气体出口关闭后，侦测当前时段是否处于低谷电时段；在处于低谷电时段时，启动所述电加热系统以使所述蓄热腔内温度达到锌升华温度以上；在低谷电时段结束时，关闭所述电加热系统，控制所述气体出口开启，并控制所述氧化反应器的氧气入口开启。2.根据权利要求1所述的基于锌升华和氧化的储能装置的控制方法，其特征在于，所述氧化反应器与旋风分离器连通，所述旋风分离器与用于收集氧化锌的氧化锌储罐连通。3.根据权利要求2所述的基于锌升华和氧化的储能装置的控制方法，其特征在于，所述气体出口还通过锌蒸气管道连通至第一蒸发室，所述第一蒸发室外层环绕有第二蓄水腔，所述第二蓄水腔用于与用户管网连通，所述第二蓄水腔用于通过水与所述锌蒸气换热生成水蒸气，并向所述用户管网提供水蒸气；第二蓄水腔连接有汽包；所述锌蒸气管道包括主管、第一支管和第二支管，所述主管的一端与所述气体出口连通，所述主管的另一端连通第一分流阀的进口，所述第一分流阀的第一出口与所述第一支管的一端连通，所述第一支管的另一端连通所述氧化反应器；所述第一分流阀的第二出口与所述第二支管的一端连通，所述第二支管的另一端连通所述第一蒸发室；控制端与用户管网以及所述第一分流阀信号连接；所述控制方法，还包括：每当低谷电时段结束后，控制端控制所述第一分流阀向所述第一支管和所述第二支管保持预设初始开度；控制端每隔预设周期获取用户管网的水蒸气流量随时间的变化关系，并获取上一周期用户管网的水蒸气消耗总量；其中，相邻的两个低谷电时段划分为多个预设周期；控制端根据用户管网的水蒸气消耗总量，调节所述第一分流阀向所述第一支管和所述第二支管的开度。4.根据权利要求3所述的基于锌升华和氧化的储能装置的控制方法，其特征在于，所述旋风分离器中排出的气体通入与第二蒸发室，所述第二蒸发室外层环绕有第三蓄水腔，所述第三蓄水腔用于与进入第三蓄水腔的水进行换热以进行热回收，或用于与用户管网连通以向所述用户管网提供水蒸气；所述旋风分离器的气体排出口设置温度检测器；所述控制方法，还包括：获取所述温度检测器检测的温度值；
根据所述温度值，控制所述第三蓄水腔的出气口与所述用户管网之间的控制阀门的开闭。5.根据权利要求4所述的基于锌升华和氧化的储能装置的控制方法，其特征在于，所述储能装置还设置有第二分流阀，所述第三蓄水腔的出水口与所述第二分流阀的入口连通，所述第二分流阀的第一出口与所述第一蓄水腔连通，所述第二分流阀的第二出口与所述第二蓄水腔连通；所述根据所述温度值，控制所述第三蓄水腔的出气口与所述用户管网之间的控制阀门的开闭的步骤，包括：当所述温度值达到设定值时，控制所述第三蓄水腔的出气口与所述用户管网之间的控制阀门开启；当所述温度值低于设定值时，控制所述第三蓄水腔的出气口与所述用户管网之间的控制阀门关闭，并控制所述第二分流阀开启；所述控制方法，还包括：计算低谷电时段结束后，所述第一蓄水腔的第一水蒸气产量和所述第二蓄水腔的第二水蒸气产量；计算所述第一水蒸气产量与所述第二水蒸气产量之和，并确定所述产量之和与所述用户管网的需求总量的产量比值；计算低谷电时段结束后的时长与相邻两个低谷电时段之间的时长的时长比值；将所述产量比值与所述时长比值进...

【专利技术属性】
技术研发人员：易梅，
申请(专利权)人：西藏康盛能源开发有限公司，
类型：发明
国别省市：