[发明专利]一种储热装置及储热系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能储热技术领域，具体涉及一种储热装置及储热系统。

背景技术

随着常规能源的短缺以及人们对环境质量要求的提高，太阳能作为可再生能源，其开发和利用已成为当今社会能源战略的重要组成部分。由于太阳辐射的不连续性和不稳定性，太阳能发电系统的运行也具有强烈的波动性和间歇性，为保证太阳能热利用稳定运行，弥补能源的供应和需求之间存在的数量上、形态上、时间和空间上的差异，太阳能热利用系统中一般都带有储热系统，该储热系统可将白天的太阳辐射转换为热量储存起来，当没有太阳辐照时再把热量释放出来利用。

在太阳能发电系统中，为提供不间歇电力满足高峰段用电需求，同时确保电网平衡，储热型光热发电可以为电网提供良好调度性的基荷电源，不仅可以解决太阳能的可用性与电力需求不匹配的矛盾，对太阳能“移峰填谷”以延长系统发电时间，优化使用可再生能源和提高太阳能在能量利用中的份额和能源效率，而且可以有效地稳定系统运行和提高系统发电效率。

目前的储热系统大多数是基于显热储热的方式，利用储热物体的温度变化来储存热量的方式称为显热储热，例如：基于斜温层的单罐储热系统就是应用显热储热的方式，该单罐储热系统只有一个储热罐，放热时高温储热工质在罐的顶部被高温泵抽出，经过换热器放热冷却后，由罐底部进入罐内；充热时低温储热工质在罐的底部被低温泵抽出，经过换热器加热后，由罐的顶部进入罐内。由于，冷、热流体同时被存储在一个罐内，高低温度的液体介质的密度不同，单罐内的冷、热流体间会形成一个厚度较小但温度梯度很大的斜温层，斜温层的存在将冷、热流体分割开来，所以单罐储热系统又可以称为斜温层储热系统。储热时斜温层上面的热流体逐渐增加，下面的冷流体逐渐减少，斜温层向下移动，放热时则相反，抽出的储热工质能够保持恒温。

由于显热储热是利用储热物体的温度变化来储存热量，故其储能密度较小，单位体积所能储存的能量较少，使得储能装置的体积过于庞大，储热容量有限。因为太阳辐照强度的复杂波动，而基于斜温层的单罐系统是在一个充放热循环系统内对斜温层退化扩张的抑制，并不能有效避免由于环境散热和各种局部紊流导致的斜温层扩张，所以该系统在频繁充放热切换的过程中利用斜温层的单罐储热将加剧进出口的局部紊流，使得该系统效率降低，并导致系统运行不稳定。

发明内容

因此，本发明实施例要解决的技术问题在于现有技术中的利用显热储热的基于斜温层的储热方式，由于该储热系统在频繁充放热切换的过程中利用斜温层的单罐储热将加剧进出口的局部紊流，使得该系统效率降低，并导致系统运行不稳定。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：

本发明实施例提供一种储热装置，包括用于储热的储热罐体，所述储热罐体的两侧分别设置有热量输入口和热量输出口，在所述储热罐体中设置多层相变材料，所述热量输入口和所述热量输出口之间通过所述多层相变材料的间隙形成传热介质流通的通道，所述每层相变材料的相变温度沿所述热量输入口至所述热量输出口方向逐一递增，所述相变温度为所述传热介质的当前温度到达所述每层相变材料的熔点时进行融化的温度。

可选地，所述热量输入口和所述热量输出口分别设置有第一流体泵和第二流体泵。

可选地，每层相变材料由多个同种相变材料排列组成。

可选地，所述每层相变材料中的每个相变材料由块状的固体胶囊构成，在所述胶囊内部填充相变物体。

可选地，所述块状的固体胶囊的截面包括圆形或矩形或梯形或扇形或不规则形状中的一种或几种。

可选地，在所述储热罐体的内部可设置盘旋缠绕的盘管形成所述传热介质的通道。

可选地，通过配置所述相变材料的成分比例使得相邻两层的相变温度差值为相同阈值。

可选地，所述储热罐体为圆柱体。

本发明实施例提供一种储热系统，包括：

集热场，用于吸收热能，并将该所述热能由传热介质输出；

所述的储热装置，利用其热量输入口通过管道输入来自所述集热场的传热介质储存所述热能；

热机运行设备，用于当所述集热场在光热充足时通过管道直接输出的传热介质或当所述集热场在光热不充足时通过所述储热装置的热量输出口输出的传热介质进行能量驱动。

可选地，所述传热介质包括水或导热油或熔融盐。

可选地，所述集热场包括槽式或塔式或蝶式或菲涅尔式中一种或几种太阳能集热场。

可选地，所述热机运行热备包括蒸汽发生器、汽轮发电机和供暖装置。

本发明实施例技术方案，具有如下优点：