[发明专利]一种太阳能热化学吸附跨季节高效储能装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能热量储存技术领域的装置，具体是一种太阳能热化学吸附跨季节高效储能装置及方法。

背景技术

太阳能是新能源和可再生能源的重要组成部分，开发利用太阳能具有很大的市场前景。然而，由于太阳能是一种随时间而变化的低密度能源，具有间歇性、分散性及不稳定性的特点，为了实现太阳能的广泛应用，在提高太阳能收集效率、降低太阳能产业成本的同时，实施太阳能的高效储能技术是解决太阳能间歇性、不稳定性及能量供需时间差矛盾的必要手段。

太阳能热量储存系统根据储存时间的不同可分为短期储能和跨季节长期储能，前者将白天多余的太阳能热量储存起来供夜间使用，以克服昼夜交替造成的间歇性限制；后者将夏季的太阳能热量进行长周期跨季节储存后供冬季采暖使用，以降低太阳能热利用受季节性影响的限制。近年来，太阳能长周期跨季节热储存技术因显著的节能效果得到了广泛重视，从国内外研究现状来看，热量损失是目前太阳能长周期跨季节热储存技术面临的共同难题，由于太阳能跨季节热量储存时间很长，尽管采取了保温措施但在储能期间仍存在大量的热量损失，且储存温度越高向周围环境的热量损失越大，造成储存热量温度品位下降、释放热量总量减少，严重影响了太阳能的长周期跨季节热储存性能。

经对现有技术的文献检索，申请号为CN200920308278.X的“太阳能跨季节土壤地埋管蓄热供暖装置”中国发明专利，利用地下深层土壤的显热实现太阳能的热量储存，储存夏季的太阳能用于冬季供暖，该方法利用土壤显热实现对太阳能的储存，属于显热储能方式，其缺点是储能密度较低、储存期间热量损失大、温度品位下降严重，冬季释放的热量温度远远低于夏季储存的热量温度，需另外附加一套热泵机组对其进行进一步升温后才可满足供热需求，系统复杂、成本高；申请号为201010131746.8的“冷热联供的太阳能热化学吸附复合储能装置”中国发明专利，该方法利用太阳能热能与化学吸附势能的相互转化实现太阳能热量的短期储存，属于热化学储能方式，与显热式和相变潜热式储能技术相比，具有储能密度高、储存期间热损失小、可实现太阳能的冷/热联供等显著优点，但其缺点是如果用于太阳能热量的长周期跨季节储存，尽管储存期间几乎无热量损失，但由于冬季环境温度低于夏季环境温度，根据化学吸附反应的单变量特性，会导致冬季释放的热量温度远低于夏季储存的热量温度，因而同样存在储存热量温度品位下降的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耦合热化学吸附储能技术、热化学吸附热泵技术及内部反应热梯级回热技术为一体的太阳能热化学吸附跨季节高效储能装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种太阳能热化学吸附跨季节高效储能装置，其特征在于，包括：低温储热单元I、高温储热单元II、冷却塔、热用户、冷却切换阀门、加热切换阀门、回热阀门、供热阀门、太阳能集热器；

所述的低温储热单元I包括低温制冷剂储液器、低温储液器换热盘管、低温制冷剂调节阀、低温固-气化学反应器、低温反应器换热盘管、化学吸附储能材料，所述的低温储液器换热盘管设置在低温制冷剂储液器内，所述的低温反应器换热盘管设置在低温固-气化学反应器内，所述的低温固-气化学反应器内填充化学吸附储能材料，所述的低温固-气化学反应器与低温制冷剂储液器通过连接管道a相连，该连接管道a上设有低温制冷剂调节阀；

所述的高温储热单元II包括高温制冷剂储液器、高温储液器换热盘管、高温制冷剂调节阀、高温固-气化学反应器、高温反应器换热盘管，所述的高温储液器换热盘管设置在高温制冷剂储液器内，所述的高温反应器换热盘管设置在高温固-气化学反应器内，高温固-气化学反应器内填充有化学吸附储能材料，所述的高温制冷剂储液器与高温固-气化学反应器通过连接管道b相连，该连接管道b上设有高温制冷剂调节阀；

所述的冷却塔通过循环管道a和设置在循环管道a上的冷却切换阀门分别连接低温储液器换热盘管和高温储液器换热盘管，所述的低温反应器换热盘管通过循环管道b和设置在循环管道b上的回热阀门连接高温储液器换热盘管，所述的太阳能集热器通过循环管道c和设置在循环管道c上的加热切换阀门分别连接低温反应器换热盘管和高温反应器换热盘管，所述的高温反应器换热盘管通过循环管道d以及设置在循环管道d上的供热阀门连接热用户。

所述的循环管道a上设有冷却循环泵，所述的循环管道b上设有回热循环泵，所述的循环管道c上设有加热循环泵，所述的循环管道d上设有供热循环泵。