[实用新型]一种利用自然体储存不稳或过剩电能并跨时供热的系统

说明书

一、技术领域：

本实用新型涉及能源储存技术领域，具体涉及一种利用自然体储存不稳或过剩电能并跨时供热的系统。

二、背景技术：

冬季采暖耗能量大，其他的供热耗能也很大。中国和世界北方地区冬季采暖需要大量能源，据统计，全球每年约有10%的能源消耗用于冬季采暖，在有些国家和地区这个比例更高达30%以上；在我国，目前冬季采暖每年供热年耗煤总量为1.5亿吨标准煤，每平米的采暖需要20-40千克标准煤，全球最多，而预计到2020年，城市供热面积达85亿平方米，采暖耗煤总量增加至3亿吨标煤左右。另外，室内热水独立供应在很多国家也以已经普遍，随着生活水平的提高，我国也能逐步开始，能源需求量会增加；

以燃煤等供热为主导的供暖，环境危害大，经济、资源和环境成本高。由于现有煤炭质量和技术等综合原因，燃煤的环境污染很大，燃煤释放的污染物不但是乡村和城市大气雾霾的主要元凶之一，还因释放氮氧化物和含硫氧化物，加剧大气综合污染，并诱发和强化酸雨等环境灾害。并且，煤炭和其它化石燃料应用过程中二氧化碳和氮、硫氧化物排放量大，直接导致温室气体增加，进而促进全球变暖等气候变化，并对区域和全球尺度生态系统、农业、健康等造成大规模威胁。同时，煤、石油和天然气等属于不可再生资源，在开采、运输、储存、弃渣等环节成本高，供暖成本大，并因会造成地下采空区等诱发地质灾害；

清洁能源丰富，但稳定性差，能源储存已经成为急需。我国太阳能、风能和水能等能源充沛，而且在不同地区，清洁能源的类型多样；但由于这些能源的稳定性差，随季节和天气等因素变化大，不利于稳定供电和供热。同时，不但存在出现电力利用的峰谷时段而导致的谷期电力浪费严重，还导致对新能源开发的浪费，据国家能源局发布的《关于做好2013年风电并网和消纳相关工作的通知》，2012年部分地区弃风限电现象严重，全国弃风电量约200亿千瓦时，严重浪费了清洁能源和投资，相当于浪费了670万吨标煤，直接损失超100亿元。因此，如何有效储存能源已经成为目前急需研究的问题。

目前大多能源储存存在的问题较多，例如储存时技术要求高，地域要求多，规模小、成本高。主导的能量存储方式多样，主要包括电池蓄能、制氢储能、抽提水蓄能、融盐蓄能、蓄水池加热蓄能等，这些储能方式均具备良好的蓄能和供能作用，但同时也存在一定缺点，如：蓄电池制作需要到大量金属矿产，存在电池老化并会产生有害废弃物、抽水蓄能技术受地域限制大、氢储存技术有待提高并需要二次燃烧等。而且这些方式的规模较小，成本较高，很难满足区域性和城市尺度冬季采暖等大规模集中能源需求。

蓄热储能为传统技术，但是大规模跨时蓄热和供热的储能载体选择亟需改进。蓄热储能属于传统的储能方式，热储存的技术较为传统完善，所储热能既可以以热形式直接应用，只用通过热交换较便可以实现，减少二次转换的热损失和经济投入，同时输出的热能也可以用于热差发电提供电能，为比较可行的方法。根据目前的专利和研究现状分析，热储存包括2种形式：1、储热体制备和填充式：通过加工储热罐，并把水、油、盐、沙石等及其混合物作为储热介质放入储热罐（仓），该储热罐（仓）可以放置在地表或地下；通过对太阳能等的热收集，通过直接热交换存入和输出，或者电力加热形成高温混合盐，通过热交换供热（能）；2、直接把热量储存在土壤中：例如，采用高压喷射注浆技术在换热器周围的粘土层中高压注入高导热混合材料，构成一个高导热的储热体，通过换热器将太阳能快速的储存到土壤当中（太阳能地下跨季节储热方法，公开（公告）号CN101539335A），或者直接通过垂直安装有热交换器，通过管路相互连通，储存和供热（利用土壤的储能装置，公开（公告）号CN102080886A；

现有技术存在的主要缺点有：

（1）对需要加工储热罐（仓）的技术，其密封工艺要求高，而且需要在地下开挖安置该设备，或者占用地表空间，土地占用和施工量大；

（2）对储热载体采用水、沙石、盐等技术，需要人为配置和装填，需要材料多，工程量大；

（3）对以土壤为储热载体的技术，由于土壤层厚度不一，储能容量小；而且会破坏土壤热属性和生物特征，从而减少宝贵的土壤资源的生态功能和生产功能；

（4）对采用热交换的技术，集热效率低，热传送量大，热交换速度慢，难以对电能进行储存；