CN106403675A - 一种固体蓄热变流储能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固体蓄热变流储能装置，包括储热单元，控制单元和热交换单元，其中储热单元包括储热室，储热室中设置储热体，储热体内设置电热元件；控制单元包括气流发生装置与控制阀；热交换单元包括热交换腔，热交换腔内设置热交换器；气流发生装置、储热体和热交换器依次通过管路连接并形成循环回路，控制阀设置于气流发生装置与储热体之间的管路上。本发明提供的固体蓄热变流储能装置在夜间廉价谷电的时间段内可以将电能转化成热能储存起来，在使用时通过控制气流发生装置使得热能在热交换腔内被交换输出。其有效替代了现有的储能装置白天用电储能的不足，可有效缓解用电压力，减少储能成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体蓄热变流储能装置，属于电力储能技术领域。
背景技术
电力储能技术目前是一个世界性的难题。电力储能技术按照储存介质进行分类，可以分为机械类储能、电气类储能、电化学类储能、化学类储能以及热储能。其中热储能技术是最具经济性、大面积推广性的电力储能技术之一。
热储能技术指的是在一个热储能系统中，热能被储存在隔热容器的一种媒质中，等到需要时可以被转化回电能，也可直接利用储存的热能。
目前市场上热储能装置以固体蓄热为主。然而现有固体蓄热装置存在一定问题，由于风道设计不够合理，储存的热量不能充分带出，有大量的热能无法被利用，不能满足中高温生产需求。
发明内容
本发明通过双向变流，按一定频率改变风道流向，充分带出蓄热体所含有的热量，以解决上述背景技术中存在的热能利用不充分的问题，满足生产需求。
本发明为储能设备，利用谷电加热蓄热固体储存大量热量。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种固体蓄热变流储能装置，包括储热单元，控制单元和热交换单元，其中储热单元包括储热室，储热室中设置储热体，储热体内设置电热元件；控制单元包括气流发生装置与控制阀；热交换单元包括热交换腔，热交换腔内设置热交换器；气流发生装置、储热体和热交换器依次通过管路连接并形成循环回路，控制阀设置于气流发生装置与储热体之间的管路上。
进一步地，所述的固体蓄热变流储能装置，储热体上与管路连接的部位设置有导风罩。
本发明进一步提供了一种固体蓄热变流储能装置，包括储热单元，控制单元和热交换单元，其中储热单元包括第一储热室和第二储热室，第一储热室内设置有第一储热体，第一储热体内设置第一电热元件，第二储热室内设置有第二储热体，第二储热体内设置第二电热元件；控制单元包括气流发生装置、第一控制阀与第二控制阀；热交换单元包括热交换腔，热交换腔内设置热交换器；所述气流发生装置、第一储热体和热交换器依次通过第一管路连接并形成循环回路，所述第一控制阀设置于气流发生装置与第一储热体之间的第一管路上；所述气流发生装置、第二储热体和热交换器依次通过第二管路连接并形成循环回路，所述第二控制阀设置于气流发生装置与第二储热体之间的第二管路上。
进一步地，以上所述的固体蓄热变流储能装置，储热体为耐高温高压压制的合金砖。
进一步地，以上所述的固体蓄热变流储能装置，电热元件为双头出线的耐高温电加热管。
进一步地，以上所述的固体蓄热变流储能装置，气流发生装置为风机。
进一步地，以上所述的固体蓄热变流储能装置，第一储热体与第二储热体上均设置有导风罩。
进一步地，所述的固体蓄热变流储能装置，气流发生装置、第一储热体、热交换器和第二储热体依次通过第一管路连接并形成循环回路；气流发生装置、第二储热体、热交换器和第一储热体依次通过第二管路连接并形成循环回路。
更进一步地，以上所述的固体蓄热变流储能装置，在气流发生装置出口处设置有三通阀，三通阀的三个通道分别连接气流发生装置出口、第一控制阀和第二控制阀。
更进一步地，以上所述的固体蓄热变流储能装置，第一控制阀和第二控制阀均为梭阀，对应为第一梭阀和第二梭阀；在气流发生装置的出口处设置有四通阀，四通阀的第一通道连接气流发生装置出口，第二通道通过第一管路依次连接第一梭阀、第一储热体、热交换器、第二储热体和四通阀的第三通道；四通阀的第四通道通过第二管路依次连接第二梭阀、第二储热体、热交换器、第一储热体和四通阀的第三通道；其中与四通阀的第三通道相连接的第二管路上还设置有第三梭阀；第一梭阀和第二梭阀分别再与气流发生装置的入口连接进而形成可通过控制四通阀、第一梭阀、第二梭阀和第三梭阀实现的气流发生装置出口、第一梭阀、第一储热体、热交换器、第二储热体、四通阀、第二梭阀、气流发生装置的入口，以及气流发生装置出口、第二梭阀、第二储热体、热交换器、第一储热体、第三梭阀、四通阀、第一梭阀和气流发生装置的入口的两个循环回路。
本发明提供的固体蓄热变流储能装置能够很好地利用谷电替代白天的峰电平电，节约成本，缓解供电压力；同时通过换热方式的设定能够更大程度的利用储存的热能，减少了热能损失，提高了利用率。
本发明提供的固体蓄热变流储能装置储热温度高，储热量大，并设有双向通道，通过一个四通阀和3个梭阀来改变风道流向，利用夜间廉价的谷电，通过电加热发热管加热装置内部的蓄热材料从而达到存储目的。在需要热源的时候，打开风机，通过装置内置的换热器循环加热流体介质（空气、水、导热油等），将热量输送到热需求的末端。
附图说明
图1为本发明实施例1所述的固体蓄热变流储能装置示意图；
图2为本发明实施例2所述的固体蓄热变流储能装置示意图；
图3为本发明实施例3所述的固体蓄热变流储能装置示意图；
图4为本发明实施例4所述的固体蓄热变流储能装置示意图；
图5为本发明实施例5所述的固体蓄热变流储能装置示意图；
以上图1-图5中，11为储热室，12为储热体，电热元件13，14为第一导风罩，21为气流发生装置，22为控制阀，23为第一控制阀，24为第二控制阀，31为热交换腔，32为热交换器32，4为管路，51为第二储热室，52为第二储热体，53为第二电热元件，54为第二导风罩，6为第一管路，7为第二管路，8为三通阀，9为四通阀，10为第三梭阀。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明提供的固体蓄热变流储能装置进行进一步说明。
实施例1
如图1所示，为本实施例提供的固体蓄热变流储能装置，其包括储热单元，控制单元和热交换单元，其中储热单元包括储热室11，储热室11中设置储热体12，储热体12内设置电热元件13；控制单元包括气流发生装置21与控制阀22；热交换单元包括热交换腔31，热交换腔31内设置热交换器32；气流发生装置21、储热体12和热交换器32依次通过管路4连接并形成循环回路，控制阀22设置于气流发生装置21与储热体12之间的管路上。本实施例提供的固体蓄热变流储能装置能够通过电热元件13将电能转化为热能，储存在储热体12中，当需要利用储存的热能时，使用气流发生装置21进行装置内的气流循环，使得储热体12中储存的热能被带出并在热交换腔31中通过热交换器32进行热交换输出。本实施例中可以在储热体12上与管路4连接的部位设置导风罩，进一步提高气流携带热能的利用率。
本发明提供的固体蓄热变流储能装置在夜间廉价谷电的时间段内可以将电能转化成热能储存起来，在使用时通过控制气流发生装置使得热能在热交换腔内被交换输出。其有效替代了现有的储能装置白天用电储能的不足，可有效缓解用电压力，减少储能成本。
实施例2
本实施例为在实施例1基础上的一种改进，如图2所示，包括储热单元，控制单元和热交换单元，其中储热单元包括第一储热室11和第二储热室51，第一储热室11内设置有第一储热体12，第一储热体12内设置第一电热元件13，第二储热室51内设置有第二储热体52，第二储热体52内设置第二电热元件53；控制单元包括气流发生装置21、第一控制阀23与第二控制阀24；热交换单元包括热交换腔31，热交换腔31内设置热交换器32；所述气流发生装置21、第一储热体12和热交换器32依次通过第一管路6连接并形成循环回路，所述第一控制阀23设置于气流发生装置21与第一储热体12之间的第一管路上；所述气流发生装置21、第二储热体52和热交换器32依次通过第二管路7连接并形成循环回路，所述第二控制阀24设置于气流发生装置21与第二储热体52之间的第二管路上。本实施例中在第一储热体12上与第一管路6连接的部位设置有第一导风罩14；第二储热体52上与第二管路7连接的部位设置有第二导风罩54，能够更有利于气流的传播，提高了热能转化效率。
本实施例中提供的固体蓄热变流储能装置同时具有两个储热室，能够更加有大容量的进行储能，同时在储能后利用过程中，通过气流发生装置21发出的气流可以同时进行两个储热室热能的循环，提高了热能的利用效率。
实施例3
本实施例为在实施例2基础上的进一步改进，如图3所示，其中气流发生装置21、第一储热体12、热交换器32和第二储热体52依次通过第一管路6连接并形成循环回路；气流发生装置21、第二储热体52、热交换器32和第一储热体12依次通过第二管路7连接并形成循环回路。这样设置可以实现双向调节的储能放能目的，在使用过程中，第一管路6和第二管路7形成的两个回路都能够分别将第一储热体12与第二储热体52中的热能同时交换出来并带入热交换腔31中，这样极大程度提高了热能转换效率，减少了热能损失，提高了利用率。
实施例4
本实施例为在实施例2基础上的又一种改进，如图4所示，其中在气流发生装置21出口处设置有三通阀8，三通阀8的三个通道分别连接气流发生装置21出口、第一控制阀23和第二控制阀24。这样在实际使用过程中能够根据需要很方便的通过控制三通阀8与第一控制阀23和第二控制阀24实现热能的意向交换，如只使用其中某一个储热体的热量，实现了灵活运用。
实施例5
本实施例为在实施例2基础上的再一次改进，如图5所示，第一控制阀23和第二控制阀24均为梭阀，对应为第一梭阀和第二梭阀；在气流发生装置21的出口处设置有四通阀9，四通阀9的第一通道连接气流发生装置21出口，第二通道通过第一管路6依次连接第一梭阀、第一储热体12、热交换器32、第二储热体52和四通阀9的第三通道；四通阀9的第四通道通过第二管路7依次连接第二梭阀、第二储热体52、热交换器32、第一储热体12和四通阀9的第三通道；其中与四通阀的第三通道相连接的第二管路上还设置有第三梭阀10；第一梭阀和第二梭阀分别再与气流发生装置21的入口连接进而形成可通过控制四通阀9、第一梭阀、第二梭阀和第三梭阀10实现的气流发生装置21出口、第一梭阀、第一储热体12、热交换器32、第二储热体52、四通阀9、第二梭阀、气流发生装置21的入口，以及气流发生装置21出口、第二梭阀、第二储热体52、热交换器32、第一储热体12、第三梭阀10、四通阀9、第一梭阀和气流发生装置21的入口的两个循环回路。
本实施例中通过梭阀与四通阀的控制实现了装置储能放能的高效控制，能够更大程度的提高热能利用率，减少热能损耗，实现了工业化的精确控制。通过第三梭阀的设置防止了流体的串流现象，很好的实现控制。
以上实施例中的储热体可以选择 耐高温高压压制的合金砖，如氧化镁砖、氧化铁砖等，电热元件可以选择双头出线的耐高温电加热管，其能够很好地配合达到储热效果。
Claims (10)
1.一种固体蓄热变流储能装置，其特征在于，包括储热单元，控制单元和热交换单元，其中储热单元包括储热室，储热室中设置储热体，储热体内设置电热元件；控制单元包括气流发生装置与控制阀；热交换单元包括热交换腔，热交换腔内设置热交换器；气流发生装置、储热体和热交换器依次通过管路连接并形成循环回路，控制阀设置于气流发生装置与储热体之间的管路上。
2.根据权利要求1所述的固体蓄热变流储能装置，其特征在于，储热体上与管路连接的部位设置有导风罩。
3.一种固体蓄热变流储能装置，其特征在于，包括储热单元，控制单元和热交换单元，其中储热单元包括第一储热室和第二储热室，第一储热室内设置有第一储热体，第一储热体内设置第一电热元件，第二储热室内设置有第二储热体，第二储热体内设置第二电热元件；控制单元包括气流发生装置、第一控制阀与第二控制阀；热交换单元包括热交换腔，热交换腔内设置热交换器；所述气流发生装置、第一储热体和热交换器依次通过第一管路连接并形成循环回路，所述第一控制阀设置于气流发生装置与第一储热体之间的第一管路上；所述气流发生装置、第二储热体和热交换器依次通过第二管路连接并形成循环回路，所述第二控制阀设置于气流发生装置与第二储热体之间的第二管路上。
4.根据权利要求1或3所述的固体蓄热变流储能装置，其特征在于，储热体为耐高温高压压制的合金砖。
5.根据权利要求1或3所述的固体蓄热变流储能装置，其特征在于，加热元件为双头出线的耐高温电加热管。
6.根据权利要求1或3所述的固体蓄热变流储能装置，其特征在于，气流发生装置为风机。
7.根据权利要求3所述的固体蓄热变流储能装置，其特征在于，第一储热体与第二储热体上均设置有导风罩。
8.根据权利要求3所述的固体蓄热变流储能装置，其特征在于，气流发生装置、第一储热体、热交换器和第二储热体依次通过第一管路连接并形成循环回路；气流发生装置、第二储热体、热交换器和第一储热体依次通过第二管路连接并形成循环回路。
9.根据权利要求3或8所述的固体蓄热变流储能装置，其特征在于，在气流发生装置出口处设置有三通阀，三通阀的三个通道分别连接气流发生装置出口、第一控制阀和第二控制阀。
10.根据权利要求3所述的固体蓄热变流储能装置，其特征在于，第一控制阀和第二控制阀均为梭阀，对应为第一梭阀和第二梭阀；在气流发生装置的出口处设置有四通阀，四通阀的第一通道连接气流发生装置出口，第二通道通过第一管路依次连接第一梭阀、第一储热体、热交换器、第二储热体和四通阀的第三通道；四通阀的第四通道通过第二管路依次连接第二梭阀、第二储热体、热交换器、第一储热体和四通阀的第三通道；其中与四通阀的第三通道相连接的第二管路上还设置有第三梭阀；第一梭阀和第二梭阀分别再与气流发生装置的入口连接进而形成可通过控制四通阀、第一梭阀、第二梭阀和第三梭阀实现的气流发生装置出口、第一梭阀、第一储热体、热交换器、第二储热体、四通阀、第二梭阀、气流发生装置的入口，以及气流发生装置出口、第二梭阀、第二储热体、热交换器、第一储热体、第三梭阀、四通阀、第一梭阀和气流发生装置的入口的两个循环回路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Denomination of invention: A solid heat storage variable flow energy storage device Effective date of registration: 20211229 Granted publication date: 20190326 Pledgee: China Construction Bank Corporation Nanjing Zhongyangmen sub branch Pledgor: JIANGSU ZHONGKE ZHICHU TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2021980016924 |
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Date of cancellation: 20230106 Granted publication date: 20190326 Pledgee: China Construction Bank Corporation Nanjing Zhongyangmen sub branch Pledgor: JIANGSU ZHONGKE ZHICHU TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2021980016924 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A solid heat storage variable flow energy storage device Effective date of registration: 20230112 Granted publication date: 20190326 Pledgee: China Construction Bank Corporation Nanjing Zhongyangmen sub branch Pledgor: JIANGSU ZHONGKE ZHICHU TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980031199 |
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Granted publication date: 20190326 Pledgee: China Construction Bank Corporation Nanjing Zhongyangmen sub branch Pledgor: JIANGSU ZHONGKE ZHICHU TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980031199 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Denomination of invention: A Solid Heat Storage Variable Flow Energy Storage Device Granted publication date: 20190326 Pledgee: China Construction Bank Corporation Nanjing Zhongyangmen sub branch Pledgor: JIANGSU ZHONGKE ZHICHU TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2024980003258 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |