[发明专利]一种可实现多模式运行的储释热实验系统

说明书

本发明提出一种可实现多模式运行的新型储释热实验系统，该实验系统包括加热子系统、储释热子系统、冷却子系统和换热子系统，解决现有技术在实验室情况下测试情况单一、难以详细模拟实际运行工况下的储释热过程问题，可实现开式储释热运行模式、闭式循环储释热运行模式和开式储释热系统和闭式储释热系统自由切换模式，以及不同运行模式下的多种变工况实验，该新型储释热实验系统可针对不同应用场景和不同运行模式(如太阳能储热和余热回收)，在实验室条件下进行储释热与储能装置实验，并能满足低温、中温、高温储释热系统中的关键部件的研发与测试。

技术领域

本发明涉及一种可实现多模式运行的储释热实验系统，属于储热设备技术领域。

背景技术

储热技术是以储热材料为媒介将太阳能光热、地热、工业余热、低品位废热等热能储存起来，可以有效解决时空分布不均或能源供给与需求间不匹配所带来的问题, 最大限度地提高整个系统的能源利用率、降低能源利用成本而逐渐发展起来的一种技术。储热技术对构建“清洁低碳、安全高效”的现代能源产业体系，推进我国能源行业供给侧改革、推动能源生产和利用方式变革具有重要战略意义。

储热技术主要分为显热、潜热（相变）和热化学三种形式。显热储热具有储热密度小、技术简单、原料来源广泛、价格低廉的特点已受到大规模应用；相变储热具有较高的储热密度、稳定的相变温度，陶瓷与相变材料复合，即显热-潜热的结合，可以进一步提高储热密度、减小储热系统体积，目前处于中试阶段；热化学储热具有储热密度大、储热时间长，但是技术不成熟、难度大，目前处于初级研究阶段。然而，相对于目前储能需求的快速发展和国家对储能技术的重视，储热技术的发展速度较为缓慢，相变储热技术还无法进行大规模的应用。其主要原因之一在于，无法同时获得储热系统的高储热密度和高储释热功率，无法解决储释热系统能量自适应高效稳定输出这一难点，目前实验室测试中还没有一个综合的多模式运行的储释热实验系统。因此，需要研发一个能在稳态和非稳态实验室条件下进行的储释热系统和实验装置，以满足在不同应用场景和不同运行模式下，进行低温、中温、高温过程中的关键部件的研发与测试，为可再生能源与大规模储热的集成控制与联合运行技术等提供有力的支持。

发明内容

本发明为了解决现有技术在实验室情况下测试情况单一、难以详细模拟实际运行工况下的储释热过程问题，用以解决如何实现动态条件下储释热系统能量的高效稳定输出和自适应能量匹配与长寿命稳定运行调控这一关键技术难题，提出一种可实现多模式运行的储释热实验系统。该实验系统能在稳态和非稳态实验室条件下，以满足在不同应用场景和不同运行模式，进行低温、中温、高温过程中的关键部件的研发与测试，以解决如何实现动态条件下储释热系统能量的高效稳定输出和自适应能量匹配与长寿命稳定运行调控这一关键技术难题，为储热技术的发展提供有力的支持。

本发明提出一种可实现多模式运行的储释热实验系统，包括加热子系统、储释热子系统、冷却子系统和换热子系统，

所述加热子系统包括变频风机、电加热器和冷空气进口，所述变频风机与电加热器连接，所述变频风机用于从环境中获取空气，通过冷空气进口进入系统，进行开式储释热运行模式，同时，变频风机也是闭式循环储释热运行工况中循环工质的动力来源；

所述储释热子系统包括两个储热罐和混合箱，两个储热罐分别连接在第一支路管道和第二支路管道上，第一支路管道和第二支路管道的进口端都分别连接电加热器的出口端和混合箱其中一个进口端，用于引入加热子系统中电加热器加热后输出的热空气，第一支路管道和第二支路管道的出口端与电加热器的出口端汇合后连接混合箱的另一个进口端，两个储热罐的进出口管道都分别与电加热器的出口端相连，以此达到串联和并联的自由切换；

所述冷却子系统是开式储释热运行模式下的热输出系统，同时也起到快速冷却整个储释热实验系统的作用，延长整个系统的使用寿命和系统安全性，其包括冷却塔，所述冷却塔与混合箱连接，所述冷却塔上设置有冷却空气出口；所述冷却塔和混合箱之间依次安装有压力传感器、流量计、热流量计和九号电磁开关阀；