[发明专利]一种基于化学提质蓄热的多级并联储热系统

说明书

一种基于化学提质蓄热的多级并联储热系统，属于储能技术领域。本发明包括化学提质子系统和吸收式提质子系统，可实现低温余热的串联存储，两个子系统同时提升低温余热品位并存储，构成了分级并列的储热‑提质‑储热的运行模式，将几种不同能量品位的热能存储于系统内；在释能放热阶段，有三种不同品味的热能释放，满足了不同热能需求的场合，扩大了原本低温余热的应用范围。与传统的储热方式相比，具有储热密度高，热损失小，系统热效率高，经济效益好，能量品位多样的特点。

技术领域

本发明涉及一种基于化学提质蓄热的多级并联储热系统，属于储能技术领域。

背景技术

随着煤炭、石油以及天然气等一次能源的快速消耗以及由此带来的严重环境污染等问题，可再生能源诸如风力发电、光伏发电以及地热发电等快速发展，但是由于受到天气以及地理位置原因，可再生能源发电存在间歇性以及不稳定性两大固有缺陷，这给可再生能源的进一步发展造成了很大的挑战，并造成了严重的弃风、弃光现象。储能系统可在用能低谷期将生产过剩的能量储存起来，在用能高峰期再将这部分能量直接释放或转化成其他形式的能量，因此发展合适的储能技术和储能系统越来越重要。

现如今常见的储热方式有显热储热、潜热储热和化学储热。相较于化学储热，显热储热和潜热储热的技术比较成熟，应用较为广泛。但是显热储热和潜热储热应用时具有一定的局限性。例如，显热储热：放热不恒温、储热密度小以及储热装置庞大等；潜热储热即相变储热，其受到材料相变温度的影响较大而且技术难度大。除此之外，它们都受到换热温差以及换热器面积的限制，因而在储热过程中会使热能品位降低，并且热能长期储存会产生较大的热量损失，从而导致储热效率下降。化学储热不同于显热储热和潜热储热，化学储热利用一对正逆吸/放热的化学反应，将热能以化学能的形式储存起来，并且可以使用催化剂或者反应物对反应过程进行控制，将热量长期储存起来，还可以减小在储存热量时的损失。在工业能源的损失中占据最大份额的是低温余热的损失，储热技术的广泛应用可以将低温余热进行存储，但由于传统的储热方式存在传热温差，会导致热存储时的温度小于输入热能的温度，再加上利用环节与传输环节的传热温差，最终会使得最后所能利用的热能品位相比较于最初输入的热能品位会降低许多。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提出了一种基于化学提质蓄热的多级并联储热系统。本发明所述系统包括两类低温余热存储-提质-高温余热存储子系统，两类子系统以并联方式连接、运行，构成了分级并列的储热-提质-储热的运行模式。该模式第一类子系统进行中低温余热存储、化学热泵提质以及中高温蓄热；第二类子系统进行低温余热存储、吸收式热泵提质以及中温蓄热。本发明所述系统基于化学提质蓄热原理，将化学储热与化学热提质相结合，在储热的同时，同步提升了低温余热的品位；在放热阶段，本发明所述系统又可释放利用不同品位的热能，满足了不同热能需求的场合，扩大了热能的应用范围，且与传统的储热方式相比，具有热能密度高，热损失小，热效率高，能量品位多样，经济效益好的特点。

本发明的技术方案如下：

一种基于化学提质蓄热的多级并联储热系统，其特征在于：本发明所述系统包括两类子系统，分别为第一类子系统和第二类子系统。按照相关功能实现方式，第一类子系统又称之为化学提质子系统，第二类子系统还可称之为吸收式提质子系统。所述化学提质子系统包括中低温余热存储单元、化学热泵提质单元、中高温蓄热单元；所述吸收式提质子系统包括低温余热存储单元、吸收式热泵提质单元、中温蓄热单元。

一种基于化学提质蓄热的多级并联储热系统，其特征在于：所述化学提质子系统与吸收式提质子系统的连接方式为并联，低品位热能存储利用方式为串联，即载余热介质依次通过所述化学提质子系统与吸收式提质子系统，从而完成对载余热介质热能的存储并提质。本发明所述系统可实现外部低温余热存储，并对部分已储存的低温余热分别进行吸收式热泵提质和化学热泵提质，最后将提质后的中温热能和中高温热能存储于系统内，从而将低品位的余热转变为高品位热能并储存；在热能利用阶段，本发明所述系统可同时释放利用低温热能、中低温热能、中温热能以及中高温热能几种不同能量品位的热能。