CN217134422U - 一种节能的深井换热式液流电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种节能的深井换热式液流电池系统，包括电解液循环单元、供热单元和换热器，所述电解液循环单元包括电池、循环泵和电解液循环管路，所述电池和循环泵连通形成循环回路，所述循环泵设于电解液循环管路，所述电解液循环管路与所述换热器冷源管路连接；所述供热单元包括深井换热器、液泵和供热管路，所述深井换热器和供热管路连通形成循环回路，所述液泵设于供热管路上，所述供热管路与所述换热器热源管路连接。本实用节能的深井换热式液流电池系统将地热能利用与现有液流电池常规系统有机结合，减少系统复杂度和占地面积，降低投资及运行成本。

Description

一种节能的深井换热式液流电池系统

技术领域

本实用新型属于电化学储能技术领域，特别涉及一种节能的深井换热式液流电池系统。

背景技术

随着新能源和智能电网的发展以及相应政策的鼓励，大容量长时间储能技术已进入快速发展期。在多种储能技术中，液流电池的特点显著，其更加适合长时间、大规模、大容量的储能应用场合，日益受到重视，发展较为成熟的有全钒液流电池、锌溴液流电池以及铁铬液流电池。但液流电池能量密度较低，系统占地面积较大，部分液流电池系统运行需要较高温度，系统投资成本及运行成本较大。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种节能的深井换热式液流电池系统，能够有效降低运行及投资成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种节能的深井换热式液流电池系统，包括电解液循环单元、供热单元和换热器，所述电解液循环单元包括电池、循环泵和电解液循环管路，所述电池和循环泵连通形成循环回路，所述循环泵设于电解液循环管路，所述电解液循环管路与所述换热器冷源管路连接；所述供热单元包括深井换热器、液泵和供热管路，所述深井换热器和供热管路连通形成循环回路，所述液泵设于供热管路上，所述供热管路与所述换热器热源管路连接。

优选地，所述深井换热器包括正极深井换热器、负极深井换热器和两个深井，两个深井隔开设置，正极深井换热器和负极深井换热器分别位于两个深井内。

优选地，所述正极深井换热器和负极深井换热器均包括外套管和内套管，内套管悬空设于外套管内，内套管和外套管之间设有外环腔，内套管内部设有内环腔，所述外环腔与所述内环腔连通。

优选地，所述供热管路上设有热泵。

优选地，所述内套管内壁上设有防腐层或所述内套管由防腐材料制成。

优选地，所述外套管外壁设有防腐蚀套管或所述外套管由防腐材料制成。

优选地，所述电解液循环管路包括正极电解液循环管路和负极电解液循环管路，所述电池上有正极出液口、负极出液口、正极进液口和负极进液口，所述正极电解液循环管路两端分别与所述正极出液口、正极进液口连接，所述负极电解液循环管路分别与所述负极出液口、负极进液口连接。

优选地，所述内套管上设有用于外环腔和内环腔连通的通孔。

优选地，所述深井由打井构建或废弃井改造。

优选地，所述电解液循环管路上设有储罐。

本实用新型技术方案具有以下有益效果：深井换热器具备给电解液升温功能，可替代系统加热器；深井换热器尺寸可根据系统所需温度、容量进行调整；深井换热器的构建可采用打井或废弃井改造，深井换热器可大大降低系统投资成本；深井换热器位于地下，不占用系统面积。本实用新型节能的深井换热式液流电池系统将地热能利用与现有液流电池常规系统有机结合，减少系统复杂度和占地面积，降低投资及运行成本。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型的节能的深井换热式液流电池系统的结构示意图；

图中：1、电池；2、正极深井换热器；3、负极深井换热器；4、循环泵；5、外环腔；6、内环腔；7、换热器；8、液泵；9、热泵；10、储罐。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

一种节能的深井换热式液流电池系统，示例性地，如图1所示，包括电解液循环单元、供热单元和换热器7，所述电解液循环单元包括电池1、循环泵4和电解液循环管路，所述电池1和循环泵4连通形成循环回路，所述循环泵4设于电解液循环管路，所述电解液循环管路与所述换热器7冷源管路连接；所述供热单元包括深井换热器7、液泵8和供热管路，所述深井换热器7和供热管路连通形成循环回路，所述液泵8设于供热管路上，所述供热管路与所述换热器7热源管路连接。

进一步地，深井换热器7包括正极深井换热器2、负极深井换热器3和两个深井，两个深井隔开设置，间隔距离可依据深井换热长期采热数值模拟得到，正极深井换热器2和负极深井换热器3分别位于两个深井内。正极深井换热器2和负极深井换热器3均由外套管和内套管组成，成井方式采用单开、二开或三开钻井，外套管可以是金属套管外加一层防腐层，也可是自身为防腐材料的套管，例如玻璃钢、刚强度塑料，示例性地本实施例外套管选用防腐蚀材质套管)，采用高热导率材料进行固井，使得岩层与外套管完全贴合；内套管为低热导率材质，可为单层、双层、双层内真空形式，利用扶正器、固定器等工具悬空置于外套管内，且底部不接触井底；内套管和外套管之间设有外环腔5，内套管内部设有内环腔6，内套管上设有用于外环腔5和内环腔6连通的通孔，深井由打井构建或废弃井改造，正极、负极深井换热器3构建井径、深度可根据液流电池1系统所需温度、容量进行调整。内套管内壁上设有防腐层(或者内套管有防腐材料制成)，正极供热管路两端分别与所述正极深井换热器2的内环腔6、外环腔5连通，负极供热管路两端分别与所述负极深井换热器3的内环腔6、外环腔5连通，正极、负极供热管路上分别依次设有热泵9和液泵8，热泵9位于内环腔6的出口处，液泵8位于外环腔5的入口处。正极和负极供热管路分别与换热器7热源管路连接。

进一步地，所述电解液循环管路包括正极电解液循环管路和负极电解液循环管路，所述电池1上有正极出液口、负极出液口、正极进液口和负极进液口，所述正极电解液循环管路两端分别与所述正极出液口、正极进液口连接，所述负极电解液循环管路分别与所述负极出液口、负极进液口连接，正极电解液循环管路和负极电解液循环管路上分别设有正极储罐10和负极储罐10。正极电解液循环管路和负极电解液循环管路分别与换热器7冷源管路连接。要想增大取热功率，可以通过增加深井换热器3数量、改变深井换热器3尺寸、改变深井换热器成井形式等方式来增加。

本实施例的节能的深井换热式液流电池系统工作原理如下：当节能的深井换热式液流电池系统应用场景是针对地热条件稍差地区，地热温度无法满足使用需求时，深井换热器7可以以水作为介质将热量从地下提取出来，通过热循环泵4技术将水温提升，通过换热的方式将水的热量传递给电解液，有效降低运行成本。具体如下：系统运行时，液泵8将水由深井换热器7的外环腔5送入，从外环腔5流至地层深部的过程中，吸收周围地层热量，经地热加热后由深井换热器7的内环腔6抽出，再经热泵9加热，经供热管路送至换热器7热源管道中，作为换热器7的热源，水经换热器7进行热交换后流回深井换热器7内，形成循环回路。采用循环泵4将电池1内的电解液送入储罐10中存储，再经电解液循环管路将储罐10内的电解液送入换热器7内进行加热，加热后的电解液回流至电池1中，形成循环回路。

当节能的深井换热式液流电池系统应用场景是针对地热条件较好地区时，可直接利用地热能加热水至需要温度送至换热器7，系统不需要热泵9加热。

综上所述，深井换热器具备给电解液升温功能，可替代系统加热器；深井换热器尺寸可根据系统所需温度、容量进行调整；深井换热器的构建可采用打井或废弃井改造，为深井换热器可大大降低系统投资成本；深井换热器位于地下，不占用系统面积。本实用新型节能的深井换热式液流电池系统将地热能利用与现有液流电池常规系统有机结合，减少系统复杂度和占地面积，降低投资及运行成本。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种节能的深井换热式液流电池系统，其特征在于，包括电解液循环单元、供热单元和换热器，所述电解液循环单元包括电池、循环泵和电解液循环管路，所述电池和循环泵连通形成循环回路，所述循环泵设于电解液循环管路，所述电解液循环管路与所述换热器冷源管路连接；所述供热单元包括深井换热器、液泵和供热管路，所述深井换热器和供热管路连通形成循环回路，所述液泵设于供热管路上，所述供热管路与所述换热器热源管路连接。

2.根据权利要求1所述的节能的深井换热式液流电池系统，其特征在于，所述深井换热器包括正极深井换热器、负极深井换热器和两个深井，两个深井隔开设置，正极深井换热器和负极深井换热器分别位于两个深井内。

3.根据权利要求2所述的节能的深井换热式液流电池系统，其特征在于，所述正极深井换热器和负极深井换热器均包括外套管和内套管，内套管悬空设于外套管内，内套管和外套管之间设有外环腔，内套管内部设有内环腔，所述外环腔与所述内环腔连通。

4.根据权利要求2所述的节能的深井换热式液流电池系统，其特征在于，所述供热管路上设有热泵。

5.根据权利要求3所述的节能的深井换热式液流电池系统，其特征在于，所述内套管内壁上设有防腐层或所述内套管由防腐材料制成。

6.根据权利要求3所述的节能的深井换热式液流电池系统，其特征在于，所述外套管外壁设有防腐蚀套管或所述外套管由防腐材料制成。

7.根据权利要求3所述的节能的深井换热式液流电池系统，其特征在于，所述电解液循环管路包括正极电解液循环管路和负极电解液循环管路，所述电池上有正极出液口、负极出液口、正极进液口和负极进液口，所述正极电解液循环管路两端分别与所述正极出液口、正极进液口连接，所述负极电解液循环管路分别与所述负极出液口、负极进液口连接。

8.根据权利要求3所述的节能的深井换热式液流电池系统，其特征在于，所述内套管上设有用于外环腔和内环腔连通的通孔。

9.根据权利要求2-8任一所述的节能的深井换热式液流电池系统，其特征在于，所述深井由打井构建或废弃井改造。

10.根据权利要求9所述的节能的深井换热式液流电池系统，其特征在于，所述电解液循环管路上设有储罐。

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