[实用新型]可用于高压电源的纳米电热蓄能装置

说明书

一、技术领域：

本实用新型属于电加热蓄能领域，特别是涉及一种可以用于高压电源的电加热蓄能装置。 

二、背景技术：

电能是一种高效、洁净的能源，一百多年来世界各国都在积极扩大电能的使用。但在电能的使用上也存在一定的问题，电力不能储存，必须随发、随供、随用，因此电网普遍存在着较大的峰谷负荷差。我国是一个能源供应十分紧张的国家，也是世界上电负荷最大的国家，政府虽用了大量的财力建设电厂，仍满足不了每年用电增长的需要。但全国发电利用小时数却逐年下降，发电能力未能充分利用，有些新投产机组甚至处于基本闲置状态，存在用电高峰负荷增长很快，电网负荷率逐年下降，峰谷差很大等问题。全国有数十GW的装机每年仅在负荷高峰运行数百小时，造成发电资源很大闲置，而在电网低谷时又要停掉很多机组。频繁停机不仅增加能耗，而且影响机组寿命。 

而通过削峰或移峰填谷新技术，将高峰需求尽可能抑制到最低或转移高峰需求，对能源有效利用、减少发电厂投入、以及电网的经济运行都有好处。因此，电热蓄能技术做为电网削峰填谷、节能减排的一项技术手段得到推广和应用。 

但目前的技术及产品在使用上存在一定的问题： 

1、加热元件寿命短； 

目前国内电热蓄能产品的加热方式基本上均采用电热丝、金属电热管或红外线方式，因其散热面积及电流导电面积相对较小，加热元件寿命短，工作时间只有3000--4000小时。 

2、转换效率和转换速率低； 

采用电热丝、金属电热管或红外线方式加热会使发热元件发光，加热过程中都会有相当一部分电能转换成了光能，减低了电能转换成热能的效率，而且其散热的表面积也较小，电能转换热能的速率也很低。 

3、低电压加热设计限制了电热蓄能项目的推广和应用； 

商住楼、居民小区、成规模的工业企业，一般均采用10KV高压供电，但线路到达用户后，多会经过低压配电变压器等设备转换成380v或220v低电压供其他电器使用，因此目前的蓄能电热锅炉基本上均设计成采用380V或220V电能来加热。但是，电热蓄能需要在6-8小时的低谷时段内，将全天需要的热能存储起来，就需要较大的电功率，多数用户的低压配电设备容量有限，如果安装目前的电热蓄能锅炉，用户常常需要更换现有的部分或全套供电设备，包括变压器、开关柜、控制柜和线路等，常常造成较大的额外支出。因此，由于用户的低电压配电设备限制，形成了蓄能电热锅炉推广使用的瓶颈，制约了蓄能电热项目的发展。 

4、已有的相变蓄能材料未考虑耐高电压设计，耐电压水平较低；非相变蓄热材料蓄能密度相对低，蓄能装置体积较大； 

目前电蓄能的主要方式有： 

潜热蓄能：即相变蓄能，就是通过加热的方式使物质发生相变(如固态液态之间的转化)，将相变时吸收热能储存起来，在需要时释放出去。 

显热蓄能：物质由于自身温度的升高而将其加热的热能存储到物质里。 

相变蓄能最主要的优点就是蓄能密度高，但相变材料在其呈现液态时耐电压水平较低，同时蓄热装置在蓄热材料设计时也未考虑采用高电压加热(如采用金属合金材料)，使其蓄能装置无法采用高电压加热方式；少数企业为解决低电压加热方式对电热蓄能项目的推广和应用的制约，而采用显热蓄能方式，因其蓄能密度相对较低而使产品体积庞大。 

三、发明内容：

1、发明目的： 

本实用新型提供一种可用于高压电源的纳米电热蓄能装置，其目的是为了 解决目前的技术及产品在使用上存在加热元件寿命短、电热转换效率和转换速率低、低电压设计限制推广及相变蓄能材料耐电压较低等方面存在的问题。 

2、技术方案： 

本实用新型是通过以下技术方案来实现的： 

一种可用于高压电源的纳米电热蓄能装置，其特征在于：该纳米电热蓄能装置由蓄能组合单元构成，蓄能组合单元为以下三种结构形式之一： 

a、蓄能组合单元为管状结构且两端封闭的加热管，加热管内壁或外壁带有纳米电热材料层，纳米电热材料层与设置在加热管两端的导电电极相连接，加热管内部装有能够相变的蓄热材料； 

b、该蓄能组合单元由容器、管状结构且通透的加热管和能够相变的蓄热材料构成，通透的加热管设置在容器内且两端置于容器壁外用于加热和导热，在加热管和容器之间装填有能够相变的蓄热材料；加热管的内壁或外壁带有纳米电热材料层，纳米电热材料层与设置在加热管两端的导电电极相连接；