CN202152692U - 熔融相变储能发电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型熔融相变储能发电系统提供一种全新的、高能量密度的储能发电方式。通过电热管的设置，直接将风电、太阳能电等劣质电能以及夜间低谷电能用于加热，直到储能物质熔融，转化为热能储存起来。本实用新型的重大创新之处在于在熔融罐内安装设置一个耐高压、耐腐蚀的高压闪蒸管，需要将热能转化成电能时，只要打开磁控阀门，将水导入，则水立即激励闪蒸形成超饱和的高温高压蒸汽，它可以快速反应启动热力发电机，可以通过控制做到精准输出。这项新技术将彻底解决大功率储能这一世界性的难题，在新能源并网、节能减排、国家电网削峰填谷各领域中将发挥巨大作用。

Description

熔融相变储能发电系统
技术领域
本实用新型涉及一种熔融相变储能发电系统。 
背景技术
在智能电网能源体系中，储能是一最重要的环节，它是新能源并网和国家电网电力削峰填谷的重要节点。这三者是互为犄角的一个生态系统。储能不仅能保证在最上游的发电环节接入的新能源电力是持续而且稳定的；在能源的使用端，白天和黑夜的用电需求存在巨大差异，储能可以为国家电网削峰填谷，在终极能源版图里，储能必将成为一种分布式、智能可控能源格局里的基石。全球能源紧缺，新兴能源产业的发展势在必行，但风能、太阳能等清洁能源受环境影响较大，输出功率不稳定，致使传统电网无法承载，大量风能发电被浪费。造成这一问题的主要原因是：储能技术落后，诸如电池储能技术等无法实现功率补偿，无法满足功率平滑的需求。储能技术已成为新能源开发的核心之一。遵循储能的指导思想：电能——其他能量——电能这一路径，电力可以转换为化学能、势能、动能、热能、电磁能等形态存储。其中有一种熔融相变储能技术还没有进入国人的视线。熔融相变是晶体物质从常温固态到高温液态的物态变化过程，在熔点，晶体物质完成物态变化，这个过程是在常压下发生的，是安全的。整个过程需要吸收大量的热能，因此它的储能密度非常高。这个储能过程是属于常压状态下的物理物态变化过程，这个过程是安全的，因此它的容器结构相对简单紧凑，保温防止热泄漏工作在技术上并没有太大的困难。有资料表明，这种熔融相变储热技术可以将储热材料保持几百度高温多达一周之久。有多种物质它们熔点高，热容量大，工作上限温度高，而且价格便宜，是很好 的储能材料。本实用新型的重大创新之处在于在熔融罐内安装设置一个耐高压、耐腐蚀的高压闪蒸管，需要将热能转化成电能时，只要打开磁控阀门，将水导入，则水立即激励闪蒸形成超饱和的高温、高压蒸汽，它可以快速反应启动发电机，可以通过控制做到精准输出。这项新技术将彻底解决大功率储能这一世界性的难题，在新能源并网、节能减排、国家电网削峰填谷各领域中将发挥巨大作用。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种全新的、高能量密度的储能发电方式，本实用新型的目的可以通过如下技术方案实现： 
一种熔融相变储能发电系统，它包括熔融罐(1-3)、电热管(1-5)、高压闪蒸管(1-7)、梯度多级蒸汽发电系统等，其特征在于：熔融相变储能发电系统还包括一个熔融罐(1-3)，熔融罐(1-3)是由耐高温的金属材料制成(例如钢铁)，外围是由高性能的多层复合保温材料(1-4)包裹，它是盛熔融物质的容器，熔融罐(1-3)是一种具备一定耐压安全系数的保温模块结构。 
在熔融罐(1-3)的顶部设有安全压力阀门(1-1)，当熔融罐(1-3)内部的压力超标时立即停水、断电、排压、报警，确保安全。 
熔融罐(1-3)顶部还设有多个温度传感器(1-2)，温度传感器(1-2)控制高压闪蒸管(1-7)进水口(1-6)的流量和高压闪蒸管(1-7)蒸汽出口(1-8)的流量与流向。 
在熔融罐(1-3)底部还设有电热管(1-5)，电热管(1-5)直接将风电、太阳能电等劣质电能以及夜间低谷电能用于加热，直到物质熔融，当物质完成整个熔融相变过程，湿度传感器(1-2)将切断电热管(1-5)的电路。 
在熔融罐(1-3)内部还设有一根高压闪蒸管(1-7)，高压闪蒸管(1-7) 由耐高压、耐腐蚀的螺旋管构成，熔融罐(1-3)外的进水管道和蒸汽管道都由高性能的保温复合材料覆裹，防止热能损失。 
熔融相变储能发电系统还包括一个梯度多级蒸汽发电系统，熔融罐(1-3)提供的高能蒸汽驱动热机工作后还是具有很高的热能，可以继续进行多级梯度发电的开发利用，直至蒸汽形成热水，完成循环，因此这个蒸汽发电系统必须是梯度多级的。 
梯度多级蒸汽发电系统是由蒸汽控制室、蒸汽工作室、发电机组成，蒸汽控制室由温度传感器(1-2)控制，温度传感器(1-2)智能管理蒸汽控制室的温度和压力，保持蒸汽发电系统的输出稳定。 
梯度多级蒸汽发电系统的蒸汽控制室梯度连接多个熔融罐，其目的就是在一个熔融罐提供的热能减少的同时，有另一个新的熔融罐加入进来补充，确保蒸汽控制室内的温度和压力保持相对稳定。蒸汽控制室梯度连接的熔融罐越多，蒸汽控制室的温压变化值就越小。 
梯度多级蒸汽发电系统还有一个蒸汽工作室，蒸汽控制室提供的稳定的高能蒸汽驱动蒸汽工作室内的热机工作，热机驱动发电机发电。 
附图说明
图1是熔融相变储能系统的结构示意图； 
图2是梯度多级蒸汽发电系统设备安装工艺流程图。 
标号说明： 
1-1安全压力阀门；1-2温度传感器；1-3熔融罐；1-4保温层； 
1-5电热管；1-6进水口；1-7高压闪蒸管；1-8高压蒸汽出口。 
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本实用新型内容进行详细说明： 
图1、图2所示的为本实用新型【熔融相变储能发电系统】提供的一种的实施例示意图。 
熔融相变储能发电系统，它包括熔融相变储能系统和梯度多级蒸汽发电系统两个部分。熔融相变储能系统由熔融罐(1-3)、电热管(1-5)、高压闪蒸管(1-7)等部件组成。熔融罐(1-3)是由耐高温的金属材料制成(例如钢铁)，外围是由高性能的多层复合保温材料(1-4)包裹，它是盛熔融物质的容器。熔融罐(1-3)是一种具备一定耐压安全系数的保温模块结构。 
在熔融罐(1-3)的顶部设有安全压力阀门(1-1)，当熔融罐(1-3)内部的压力超标时立即停水、断电、排压、报警，确保安全。 
熔融罐(1-3)顶部还设有多个温度传感器(1-2)，温度传感器(1-2)控制高压闪蒸管(1-7)进水口(1-6)的流量和高压闪蒸管(1-7)蒸汽出口(1-8)的流量与流向。 
熔融罐(1-3)底部还设有电热管(1-5)，电热管(1-5)直接将风电、太阳能电等劣质电能以及夜间低谷电能用于加热，直到物质熔融，将劣质电能转化为热能储存起来。当物质完成整个熔融相变过程，温度传感器(1-2)将切断电热管(1-5)的电路。 
熔融罐(1-3)内部还设有一根高压闪蒸管(1-7)。高压闪蒸管(1-7)由耐高压、耐腐蚀的螺旋管构成。进水管(1-6)的进水量由温度传感器(1-2)控制，温度高进水量低，温度低进水量大。处于熔融液体内部的高压闪蒸管(1-7)的温度和熔液温度相同，水进入高压闪蒸管(1-7)后立即闪蒸成为高温、高压的超饱和蒸汽。熔融罐(1-3)外的进水管道和蒸汽输出管道都由 高性能的保温复合材料覆裹，防止热能损失。高压闪蒸管(1-7)输出的蒸汽流量与流向由温度传感器(1-2)控制，智能接入梯度多级蒸汽发电系统。温度传感器(1-2)设置多级切换温度，控制切换高压闪蒸管(1-7)蒸汽管道的出口通道，智能接入梯度多级蒸汽发电系统，每一级的切换温度与相对应的蒸汽发电系统的蒸汽控制室的温度相同。这是由于熔融罐提供的是超饱和的高能蒸汽，通过第一级蒸汽发电系统发电做功后还具有很高的温度和能量，因此必须进行多级梯度发电的开发利用，第一级蒸汽发电系统做功发电后排出的蒸汽进入下一级蒸汽发电系统的蒸汽控制室，它们的温压相同，温度传感器(1-2)控制蒸汽控制室的温度和压强，开始新的一轮做功发电，直至蒸汽变成热水。完成循环。这个过程是热能转化为电能的过程。在这个过程中高能蒸汽做功发电，使之蒸汽的能量随之减小，其温度和压强都在减小，因此需要温度传感器(1-2)控制。 
蒸汽发电系统是由蒸汽控制室、蒸汽工作室、发电机组成，蒸汽控制室由温度传感器(1-2)控制，温度传感器(1-2)智能管理蒸汽控制室的温度和压力，保持蒸汽发电系统的输出稳定。蒸汽控制室梯度连接多个熔融罐，熔融罐提供的是超饱和的高能蒸汽，高能蒸汽做功发电，蒸汽的能量随之减弱，其温度和压强都在减小。蒸汽控制室梯度连接多个熔融罐的目的就是：在一个熔融罐提供的热能减少的同时，有另一个新的熔融罐加入进来补充，确保蒸汽控制室内的温度和压力保持相对稳定。蒸汽控制室梯度连接的熔融罐越多，蒸汽控制室的温压变化值就越小。 
蒸汽发电系统还有一个蒸汽工作室，蒸汽控制室提供的稳定的高能蒸汽驱动蒸汽工作室内的热机工作，热机驱动发电机工作。 

Claims (9)

1.一种熔融相变储能发电系统，它包括熔融罐(1-3)、电热管(1-5)、高压闪蒸管(1-7)、梯度多级蒸汽发电系统等，其特征在于：熔融相变储能发电系统还包括一个熔融罐(1-3)，熔融罐(1-3)是由耐高温的金属材料制成(例如钢铁)，外围是由高性能的多层复合保温材料(1-4)包裹，它是盛熔融物质的容器，熔融罐(1-3)是一种具备一定耐压安全系数的保温模块结构。
2.根据权利要求1所述的熔融相变储能发电系统，其特征还在于：熔融罐(1-3)的顶部设有安全压力阀门(1-1)，当熔融罐(1-3)内部的压力超标时立即停水、断电、排压、报警。
3.根据权利要求1所述的熔融相变储能发电系统，其特征还在于：熔融罐(1-3)顶部还设有多个温度传感器(1-2)，温度传感器(1-2)控制高压闪蒸管(1-7)进水口(1-6)的流量和高压闪蒸管(1-7)蒸汽出口(1-8)的流量与流向。
4.根据权利要求1所述的熔融相变储能发电系统，其特征还在于：熔融罐(1-3)底部还设有电热管(1-5)，电热管(1-5)直接将风电、太阳能电等劣质电能以及夜间低谷电能用于加热，直到物质熔融，当物质完成整个熔融相变过程，温度传感器(1-2)将切断电热管(1-5)的电路。
5.根据权利要求1所述的熔融相变储能发电系统，其特征还在于：熔融罐(1-3)内部还设有一根高压闪蒸管(1-7)，高压闪蒸管(1-7)由耐高压、耐腐蚀的螺旋管构成，熔融罐(1-3)外的进水管道和蒸汽管道都由高性能的保温复合材料覆裹。
6.根据权利要求1所述的熔融相变储能发电系统，其特征还在于：熔融相变储能发电系统还包括一个梯度多级蒸汽发电系统，熔融罐(1-3)提供的高 能蒸汽驱动热机工作后还是具有很高的热能，可以继续进行多级梯度发电的开发利用，直至蒸汽形成热水，完成循环。
7.根据权利要求1所述的熔融相变储能发电系统，其特征还在于：梯度多级蒸汽发电系统是由蒸汽控制室、蒸汽工作室、发电机组成，蒸汽控制室由温度传感器(1-2)控制，温度传感器(1-2)智能管理蒸汽控制室的温度和压力。
8.根据权利要求1所述的熔融相变储能发电系统，其特征还在于：梯度多级蒸汽发电系统的蒸汽控制室梯度连接多个熔融罐。
9.根据权利要求1所述的熔融相变储能发电系统，其特征还在于：梯度多级蒸汽发电系统还有一个蒸汽工作室，蒸汽控制室提供的稳定的高能蒸汽驱动蒸汽工作室内的热机工作，热机驱动发电机发电。 
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