專利名稱：熔融相變儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熔融相變儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在智能電網(wǎng)能源體系中，儲(chǔ)能是一最重要的環(huán)節(jié)，它是新能源并網(wǎng)和國(guó)家電網(wǎng)電力削峰填谷的重要節(jié)點(diǎn)。這三者是互為犄角的一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。儲(chǔ)能不僅能保證在最上游的發(fā)電環(huán)節(jié)接入的新能源電力是持續(xù)而且穩(wěn)定的；在能源的使用端，白天和黑夜的用電需求存在巨大差異，儲(chǔ)能可以為國(guó)家電網(wǎng)削峰填谷；在終極能源版圖里，儲(chǔ)能必將成為一種分布式、智能可控能源格局里的基石。全球能源緊缺，新興能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢(shì)在必行，但風(fēng)能、太陽能等清潔能源受環(huán)境影響較大，功率不穩(wěn)定，致使傳統(tǒng)電網(wǎng)無法承載，大量風(fēng)能發(fā)電被浪費(fèi)。造成這一問題的主要原因是儲(chǔ)能技術(shù)落后，現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)功率補(bǔ)償，無法滿足功率平滑的需求。儲(chǔ)能技術(shù)已成為新能源開發(fā)的核心之一。遵循儲(chǔ)能的指導(dǎo)思想電 力——其他能量——電力這一路徑，電力可以轉(zhuǎn)換為化學(xué)能、勢(shì)能、動(dòng)能、熱能、電磁能等形態(tài)存儲(chǔ)。其中有一種熔融相變儲(chǔ)能技術(shù)還沒有進(jìn)入國(guó)人的視線。熔融是晶體物質(zhì)從固態(tài)熔融相變后到液態(tài)的物理過程，它的儲(chǔ)能密度非常高，這個(gè)儲(chǔ)能過程是屬于常壓狀態(tài)下的物理物態(tài)變化過程，因此這個(gè)過程是安全的，它的容器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單緊湊，保溫防止熱泄漏工作在技術(shù)上并沒有太大的困難。有資料表明，這種熔融相變儲(chǔ)熱技術(shù)可以將儲(chǔ)熱材料保持幾百度高溫多達(dá)一周之久。有多種物質(zhì)它們?nèi)埸c(diǎn)高，熱容量大，工作上限溫度高，而且價(jià)格便宜，是很好的儲(chǔ)能材料。在容器之中環(huán)繞著耐高壓的螺旋閃蒸管，需要將熱能轉(zhuǎn)化成電能時(shí)，只要打開磁控閥門，將水導(dǎo)入，則水立即激勵(lì)閃蒸形成超飽和的高溫、高壓蒸汽，有資料表明，壓力可以達(dá)到300個(gè)大氣壓,溫度可以超過600攝氏度。僅此一項(xiàng)就可使蒸汽發(fā)電的效率提高40%。他可以快速反應(yīng)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，可以通過控制做到精準(zhǔn)輸出。這項(xiàng)新技術(shù)將徹底解決大功率儲(chǔ)能這一世界性的難題，在新能源并網(wǎng)、節(jié)能減排、國(guó)家電網(wǎng)削峰填谷各領(lǐng)域中將發(fā)揮巨大作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種全新的、高能量密度的儲(chǔ)能發(fā)電方式，本發(fā)明的目的可以通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種熔融相變儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，它包括熔融罐、電熱管、高壓閃蒸管、梯度多級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明通過電熱管的設(shè)置，直接將風(fēng)電、太陽能電等劣質(zhì)電能以及夜間低谷電能用于加熱，直到物質(zhì)熔融，轉(zhuǎn)化為熱能儲(chǔ)存起來。物質(zhì)熔融是晶體物質(zhì)從常溫固態(tài)到高溫液態(tài)的相變過程，整個(gè)過程需要吸收大量的熱能，而且這個(gè)過程都是在常壓下發(fā)生的，是安全的。當(dāng)物質(zhì)完成整個(gè)熔融相變過程，溫度傳感器將切斷電熱管的電源，完成物質(zhì)熔融相變儲(chǔ)能過程，電能被轉(zhuǎn)化為熔融物質(zhì)的內(nèi)能。本發(fā)明的重大創(chuàng)新之處在于在熔融罐內(nèi)安裝設(shè)置一個(gè)耐高壓、耐腐蝕的高壓閃蒸管，需要將熱能轉(zhuǎn)化成電能時(shí)，只要打開磁控閥門，將水導(dǎo)入，則水立即激勵(lì)閃蒸形成超飽和的高溫高壓蒸汽，有資料表明，壓力可以達(dá)到300個(gè)大氣壓，溫度可以超過600攝氏度。僅此一項(xiàng)就可使蒸汽發(fā)電的效率提高40%。他可以快速反應(yīng)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，可以通過控制做到精準(zhǔn)輸出。這項(xiàng)新技術(shù)將徹底解決大功率儲(chǔ)能這一世界性的難題，在新能源并網(wǎng)、節(jié)能減排、國(guó)家電網(wǎng)削峰填谷各領(lǐng)域中將發(fā)揮巨大作用。


圖I是熔融相變儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是梯度多級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備安裝工藝流程圖。標(biāo)號(hào)說明1-1安全壓力閥門；1_2溫度傳感器；1_3熔融罐；1_4保溫層； 電熱管1-5 ; 1-6進(jìn)水口 ； 1-7高壓閃蒸管；1-8高壓蒸汽出口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說明圖I、圖2所示的為本發(fā)明熔融相變儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)提供的一種的實(shí)施例示意圖。熔融相變儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，它包括熔融相變儲(chǔ)能系統(tǒng)(圖I)和梯度多級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)(圖2)兩個(gè)部分。熔融相變儲(chǔ)能系統(tǒng)(圖I)由熔融罐(1-3)、電熱管(1-5)、高壓閃蒸管(1-7)等部件組成。熔融罐(1-3)是由耐高溫的金屬材料制成(例如鋼鐵)，外圍是由高性能的多層復(fù)合保溫材料(1-4)包裹，它是盛熔融物質(zhì)的容器。熔融罐(1-3)是一種模塊結(jié)構(gòu)，可以是一種具備一定耐壓安全系數(shù)的耐壓保溫混凝土結(jié)構(gòu)。熔融罐(1-3)的頂部設(shè)有安全壓力閥門(1-1)，當(dāng)熔融罐(1-3)內(nèi)部的壓力超標(biāo)時(shí)立即停水、斷電、排壓、報(bào)警，確保安全。熔融罐(1-3)頂部還設(shè)有多個(gè)溫度傳感器(1-2)，溫度傳感器(1-2)控制進(jìn)水口(1-6)電磁閥門的流量和高壓蒸汽出口(1-8)的流量與流向。熔融罐(1-3)底部還設(shè)有電熱管(1-5)，電熱管(1-5)直接將風(fēng)電、太陽能電等劣質(zhì)電能以及夜間低谷電能用于加熱，直到物質(zhì)熔融，轉(zhuǎn)化為熱能儲(chǔ)存起來。物質(zhì)熔融是晶體物質(zhì)從常溫固態(tài)到高溫液態(tài)的相變過程，整個(gè)過程需要吸收大量的熱能，而且這個(gè)過程都是在常壓下發(fā)生的，是安全的。當(dāng)物質(zhì)完成整個(gè)熔融相變過程，溫度傳感器(1-2)將切斷電熱管(1-5)的電源，完成物質(zhì)熔融相變儲(chǔ)能過程，電能被轉(zhuǎn)化為熔融物質(zhì)的內(nèi)能。熔融罐(1-3)內(nèi)部還設(shè)有一根高壓閃蒸管(1-7)。高壓閃蒸管(1-7)由耐高壓、耐腐蝕的螺旋管構(gòu)成。進(jìn)水管(1-6)的進(jìn)水量由溫度傳感器(1-2)控制，溫度高進(jìn)水量低，溫度低進(jìn)水量大。處于熔融液體內(nèi)部的高壓閃蒸管(1-7)的溫度和熔液溫度相同，冷水進(jìn)入高壓閃蒸管(1-7)后立即閃蒸成為高溫、高壓的超飽和蒸汽。熔融罐(1-3)外的進(jìn)水管道和蒸汽管道都由高性能的保溫復(fù)合材料覆裹，防止熱能損失。高壓閃蒸管(1-7)輸出的蒸汽流量與流向由溫度傳感器(1-2)控制，智能接入梯度多級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)。溫度傳感器(1-2)設(shè)置多級(jí)切換溫度，控制切換高壓閃蒸管(1-7)蒸汽管道的出口通道，智能接入梯度多級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，每一級(jí)的切換溫度與相對(duì)應(yīng)的蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的蒸汽控制室的溫度相同。這是由于熔融罐提供的是超飽和的高能蒸汽，通過第一級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電做功后還具有很高的溫度和能量，因此必須進(jìn)行多級(jí)梯度發(fā)電的開發(fā)利用，直至蒸汽形成熱水，完成循環(huán)。這個(gè)過程是熱能轉(zhuǎn)化為電能的過程。在這個(gè)過程中高能蒸汽吸收熱能，做功發(fā)電，熔融物質(zhì)則放熱降溫，同時(shí)使之蒸汽的能量隨之減弱，其溫度和壓強(qiáng)都在減小。蒸汽發(fā)電系統(tǒng)(圖2)是由蒸汽控制室、蒸汽工作室、發(fā)電機(jī)組成，蒸汽控制室由溫壓傳感器控制，溫壓傳感器智能管理蒸汽控制室的溫度和壓力，保持蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的輸出穩(wěn)定。蒸汽控制室梯度連接多個(gè)熔融罐，熔融罐提供的是超飽和的高能蒸汽，高能蒸汽吸收熱能，做功發(fā)電，熔融物質(zhì)則放熱降溫，同時(shí)蒸汽的能量隨之減弱，其溫度和壓強(qiáng)都在減小。蒸汽控制室梯度連接多個(gè)熔融罐的目的就是在一個(gè)熔融罐提供的熱能減少的同時(shí)，有另一個(gè)新的熔融罐加入進(jìn)來補(bǔ)充，確保蒸汽控制室內(nèi)的溫度和壓力保持相對(duì)穩(wěn)定，蒸汽控制室梯度連接的熔融罐越多，蒸汽控制室的溫壓變化值就越小。蒸汽發(fā)電系統(tǒng)還有一個(gè)蒸汽工作室，蒸汽控制室提供的穩(wěn)定的高能蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽工作室內(nèi)的熱機(jī)工作，這個(gè)熱機(jī)可以是汽輪機(jī)，可以是螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)，可以是其他利用蒸汽工作的各種機(jī)器，熱機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。雖然驅(qū)動(dòng)熱機(jī)工作后的蒸汽溫度降低，熱能減少，但是蒸汽還是具有很高的熱能，可以繼續(xù)進(jìn)行多級(jí)梯度發(fā)電的開發(fā)利用，直至蒸汽形成熱水，完成循環(huán)。因此這個(gè)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)必須是梯度多級(jí)的。第一級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)做功發(fā)電后排出的蒸汽進(jìn)入下一級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng) 的蒸汽控制室，它們的溫壓相同，蒸汽控制室調(diào)整控制蒸汽的溫度和壓強(qiáng)，開始新的一輪做功發(fā)電，直至蒸汽變成熱水。
權(quán)利要求
1.一種熔融相變儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，它包括熔融相變儲(chǔ)能系統(tǒng)(圖I)和梯度多級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)(圖2)。其特征在于熔融相變儲(chǔ)能系統(tǒng)(圖I)還包括熔融罐(1-3)、電熱管(1-5)、高壓閃蒸管(1-7)等部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熔融相變儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征還在于熔融相變儲(chǔ)能系統(tǒng)(圖I)還包括一個(gè)熔融罐(1-3)。熔融罐(1-3)是由耐高溫的金屬材料制成(例如鋼鐵)，外圍是由高性能的多層復(fù)合保溫材料(1-4)包裹，它是盛熔融物質(zhì)的容器。熔融罐(1-3)是一種模塊結(jié)構(gòu)，可以是一種具備一定耐壓安全系數(shù)的耐壓保溫混凝土結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熔融相變儲(chǔ)能系統(tǒng)(圖I)，其特征還在于熔融罐(1-3)的頂部設(shè)有安全壓力閥門(1-1)。當(dāng)熔融罐(1-3)內(nèi)部的壓力超標(biāo)時(shí)立即停水、斷電、排壓、報(bào)警，確保安全。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熔融相變儲(chǔ)能系統(tǒng)(圖I)，其特征還在于熔融罐(1-3)頂部還設(shè)有多個(gè)溫度傳感器(1-2)。溫度傳感器(1-2)控制進(jìn)水口(1-6)電磁閥門的流量和高壓蒸汽出口(1-8)的流量與流向。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熔融相變儲(chǔ)能系統(tǒng)(圖I)，其特征還在于熔融罐(1-3)底部還設(shè)有電熱管(1-5)。電熱管(1-5)直接將風(fēng)電、太陽能電等劣質(zhì)電能以及夜間低谷電能用于加熱，直到物質(zhì)熔融，轉(zhuǎn)化為熱能儲(chǔ)存起來。物質(zhì)熔融是晶體物質(zhì)從常溫固態(tài)到高溫液態(tài)的相變過程，整個(gè)過程需要吸收大量的熱能，而且這個(gè)過程都是在常壓下發(fā)生的，是安全的。當(dāng)物質(zhì)完成整個(gè)熔融相變過程，溫度傳感器(1-2)將切斷電熱管(1-5)的電源，完成物質(zhì)熔融相變儲(chǔ)能過程，電能被轉(zhuǎn)化為熔融物質(zhì)的內(nèi)能。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熔融相變儲(chǔ)能系統(tǒng)(圖I)，其特征還在于熔融罐(1-3)內(nèi)部還設(shè)有一根高壓閃蒸管(1-7)。高壓閃蒸管(1-7)由耐高壓、耐腐蝕的螺旋管構(gòu)成。進(jìn)水管(1-6)的進(jìn)水量由溫度傳感器(1-2)控制，溫度高進(jìn)水量低，溫度低進(jìn)水量大。處于熔融液體內(nèi)部的高壓閃蒸管(1-7)的溫度和熔液溫度相同，冷水進(jìn)入高壓閃蒸管(1-7)后立即閃蒸成為高溫、高壓的超飽和蒸汽。熔融罐(1-3)外的進(jìn)水管道和蒸汽管道都由高性能的保溫復(fù)合材料覆裹，防止熱能損失。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高壓閃蒸管(1-7)，其特征還在于高壓閃蒸管(1-7)輸出的蒸汽流量與流向由溫度傳感器(1-2)控制，智能接入梯度多級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)。這是由于熔融罐提供的是超飽和的高能蒸汽，通過第一級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電做功后還具有很高的溫度和能量，因此必須進(jìn)行多級(jí)梯度發(fā)電的開發(fā)利用，直至蒸汽形成熱水，完成循環(huán)。這個(gè)過程是熱能轉(zhuǎn)化為電能的過程。在這個(gè)過程中高能蒸汽吸收熱能，做功發(fā)電，熔融物質(zhì)則放熱降溫，同時(shí)使之蒸汽的能量隨之減弱，其溫度和壓強(qiáng)都在減小。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熔融相變儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征還在于熔融相變儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)還包括一個(gè)梯度多級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)(圖2)。蒸汽發(fā)電系統(tǒng)(圖2)是由蒸汽控制室、蒸汽工作室、發(fā)電機(jī)組成。蒸汽控制室由溫壓傳感器控制，溫壓傳感器智能管理蒸汽控制室的溫度和壓力，保持蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的輸出穩(wěn)定。蒸汽控制室梯度連接多個(gè)熔融罐。熔融罐提供的是超飽和的高能蒸汽，高能蒸汽吸收熱能，做功發(fā)電，熔融物質(zhì)則放熱降溫，同時(shí)蒸汽的能量隨之減弱，其溫度和壓強(qiáng)都在減小。蒸汽控制室梯度連接多個(gè)熔融罐的目的就是在一個(gè)熔融罐提供的熱能減少的同時(shí)，有另一個(gè)新的熔融罐加入進(jìn)來補(bǔ)充，確保蒸汽控制室內(nèi)的溫度和壓力保持相對(duì)穩(wěn)定，蒸汽控制室梯度連接的熔融罐越多，蒸汽控制室的溫壓變化值就越小。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蒸汽發(fā)電發(fā)電系統(tǒng)(圖2)，其特征還在于蒸汽發(fā)電系統(tǒng)還有一個(gè)蒸汽工作室，蒸汽控制 室提供的穩(wěn)定的高能蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽工作室內(nèi)的熱機(jī)工作，這個(gè)熱機(jī)可以是汽輪機(jī)，可以是螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)，可以是其他利用蒸汽工作的各種機(jī)器，熱機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。雖然驅(qū)動(dòng)熱機(jī)工作后的蒸汽溫度降低，熱能減少，但是蒸汽還是具有很高的熱能，可以繼續(xù)進(jìn)行多級(jí)梯度發(fā)電的開發(fā)利用，直至蒸汽形成熱水，完成循環(huán)。因此這個(gè)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)必須是梯度多級(jí)的。第一級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)做功發(fā)電后排出的蒸汽進(jìn)入下一級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的蒸汽控制室，它們的溫壓相同，蒸汽控制室調(diào)整控制蒸汽的溫度和壓強(qiáng)，開始新的一輪做功發(fā)電，直至蒸汽變成熱水。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓閃蒸管(1-7)，其特征還在于高壓閃蒸管(1-7)輸出的蒸汽流量與流向由溫度傳感器(1-2)控制，智能接入梯度多級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)。溫度傳感器(1-2)設(shè)置多級(jí)切換溫度，控制切換高壓閃蒸管(1-7)蒸汽管道的出口通道，智能接入梯度多級(jí)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，每一級(jí)的切換溫度與相對(duì)應(yīng)的蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的蒸汽控制室的溫度相同。
全文摘要
本發(fā)明提供一種全新的、高能量密度的儲(chǔ)能發(fā)電方式。通過電熱管的設(shè)置，直接將風(fēng)電、太陽能電等劣質(zhì)電能以及夜間低谷電能用于加熱，直到儲(chǔ)能物質(zhì)熔融，轉(zhuǎn)化為熱能儲(chǔ)存起來。本發(fā)明的重大創(chuàng)新之處在于在熔融罐內(nèi)安裝設(shè)置一個(gè)耐高壓、耐腐蝕的高壓閃蒸管，需要將熱能轉(zhuǎn)化成電能時(shí)，只要打開磁控閥門，將水導(dǎo)入，則水立即激勵(lì)閃蒸形成超飽和的高溫高壓蒸汽，它可以快速反應(yīng)啟動(dòng)熱力發(fā)電機(jī)，可以通過控制做到精準(zhǔn)輸出。這項(xiàng)新技術(shù)將徹底解決大功率儲(chǔ)能這一世界性的難題，在新能源并網(wǎng)、節(jié)能減排、國(guó)家電網(wǎng)削峰填谷各領(lǐng)域中將發(fā)揮巨大作用。
文檔編號(hào)F28D20/02GK102817654SQ201110155550
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者胡曉穎, 古業(yè) 申請(qǐng)人:胡曉穎