淺析電熱高溫相變儲能裝置設計與應用

李 虎 李 娟

山東省熱電設計院 山東 濟南 250000

1、前言

本項目研制的相變儲能裝置占地面積小，節(jié)約用地空間。與直接式電暖氣存在運行費用高等問題相比，電熱高溫相變儲能裝置可利用低谷電蓄熱，儲熱后可備隨時使用，不僅有利于緩解電力的峰谷差，有效降低城市的燃煤污染，還可在實行峰谷電價分級的地區(qū)節(jié)約運行成本，其應用前景廣闊。

2、高溫相變儲能設置設計

在相變儲熱材料的制備中，通常采用復合方法。在這項研究中，鋁基合金被用作相變材料作為傳熱增強介質，以提高整個裝置的有效導熱性，從而實現快速有效的傳熱。用于電熱相變熱儲存裝置的相變材料通常具有一些耐高溫腐蝕性，并且通常在使用時需要包裝。同時，相變材料的微膠囊化具有許多優(yōu)點，例如增加的傳熱面積，相變材料與外部環(huán)境之間的反應減少，以及由相變引起的體積變化減小。相變材料儲能單元的結構封裝了相變儲能裝置的結構單元。最外層是包裝，其放置在熱交換管的結構單元的中間。熱交換介質是風，由潛熱釋放的空氣流過管道。實現了相變材料的蓄熱和放熱，實現了整個裝置的蓄熱和放熱。在使用低成本的晶粒電能將電能轉換成熱能之后，高溫相變材料在相變過程中將大量的潛熱進行了吸收，保持溫度恒定，并將其存儲在儲能元件中。必要。然后釋放熱量并使用它。整套電熱高溫相變儲能裝置包括鋼結構平臺（殼體），固態(tài)蓄熱器，電熱管等，以及一套熱交換和保溫系統(tǒng)，包括高溫耐溫循環(huán)風扇，銅內螺旋換熱裝置，納米絕緣層;控制系統(tǒng)，包括控制器控制柜和一套高效的集成泵裝置等。該裝置的外殼由不銹鋼制成，內殼填充有更好的絕緣材料。環(huán)形包裝管是由不銹鋼管制成，相變材料填充在環(huán)形管中，電加熱元件設置在環(huán)形管外。一種高溫相變儲能裝置。電加熱管將電能轉換成熱能。熱能通過熱傳導存儲在高溫相變材料中。納米級保護層是一種高能絕緣體，可將固體蓄電池與外部環(huán)境隔離開來。當固體再生器的溫度為800℃時，納米保護層的表面溫度僅為幾十℃。當負載需要加熱時，該裝置可以通過銅內部交換循環(huán)的熱循環(huán)水循環(huán)換熱器根據預設溫度和循環(huán)高溫循環(huán)風扇供給預定方案提供的高溫空氣。熱水通過高效的集成泵單元供應到終端設備（風扇排氣管）。有幾種方法可以穩(wěn)定地控制輸出溫度，例如入口和出口水之間的溫差，水溫常數，總熱量輸出測量值和負載溫度波動平衡值，上述數值傳感器監(jiān)控的數據由中央計算機處理。該命令發(fā)送到自動控制器，設備執(zhí)行全自動無級精確控制操作，控制精度為1℃。電加熱時間和溫度可根據負載和底座的實際需要設定，設備將根據設定值完全無人值守。裝置中的能量存儲單元由位于需求箱中的電加熱元件加熱。此時，封裝在能量存儲單元中的相變材料經歷相變并存儲大量吸收的熱量。儲熱過程。當電源處于峰值時段并且需要熱能時，能量存儲單元中的相變材料開始冷卻，釋放大量存儲的能量，從而實現電熱相變裝置的放熱過程。釋放的熱量被周圍的熱交換介質吸收，并通過介質循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)到風機盤管和其他終端設備。

3、儲能裝置的應用優(yōu)勢

大多數現有的電熱和熱能裝置使用電熱絲（管，桿）來電加熱傳熱介質，或者直接在傳熱介質上（例如排氣管所需的熱水），它們在及時通電時必須是共同的，也就是說，低電價期間會降低使用成本。高溫相變儲能電加熱設備可以利用電力來減少峰谷填充，將谷能轉化為熱能，并將其存儲在相變材料中，以便在需要時提供熱量，用于電流電加熱設備是不可能的。現有的大多數電加熱設備都采用保溫材料，但在材料的研究和設計中，保溫性能存在較大差距，特別是當熱端面達到700以上時。電動高溫相變儲能裝置在精確控制熱能輸出方面也具有很強的優(yōu)勢。根據目前的國家峰谷價格，電加熱和高溫相變儲能裝置的使用和運行成本僅比現有技術設備低25%。電熱高溫相變儲能裝置，熱容量高，固熱溫度高達800℃的固相變材料，一般電加熱設備是不可能進行的。在中國其他地方也做過類似的嘗試。例如，在低功率需求期間，水被電加熱并儲存在罐中。在高峰時段，停止加熱并使用電力儲存。水箱里有熱水。但是，常壓下的水溫是有限的，在90℃左右，它不能滿足大多數工礦企業(yè)生產熱量指標的需要。另一方面，為了增加熱能儲備，水箱通常需要很大。為了節(jié)約能源，有必要對水箱進行高質量的保溫和處理，這需要大量的空間并且需要很多投資。

4、結束語

一直以來人們都對能源有著相當的依賴程度，可以說能源就是人類社會能夠不斷發(fā)展的核心所在，這也是人們日常生活工作效率得到提高的核心所在。但是近些年來社會發(fā)展的速度已經遠不是以前那些年所能比擬，人們對于能源的需求量快速增長，電力需求峰谷差距也在這一過程中變的尤其明顯，如果針對性的建造晚間的發(fā)電廠運行模式則顯然不經濟，因而可以使用相變儲能技術，這一技術適用于冷庫空調系統(tǒng)，電相變蓄熱裝置，建筑節(jié)能等領域。