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節約運行成本，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點，例如增加的傳熱面積，相變材料與外部環境之間的反應減少，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），固態蓄熱器，電熱管等，以及一套熱交換和保溫系統，包括高溫耐溫循環風扇，銅內螺旋換熱裝置，納米絕緣層;控制系統，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。環形包裝管是由不銹鋼管制成，相變材料填充在環形管中，電加熱元件設置在環形管外。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的熱循環水循環換熱器根據預設溫度和循環高溫循環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，上述數值傳感器監控的數據由中央計算機處理。該命令發送到自動控制器，設備執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，并通過介質循環系統循環到風機盤管和其他終端設備。

3、儲能裝置的應用優勢

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，電相變蓄熱裝置，建筑節能等領域。