[发明专利]一种单罐电能蓄能装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电/光伏发电和电网低谷电的有效利用技术领域，特别涉及一种风电/光伏发电和电网低谷电的单罐蓄能装置及其使用方法。

背景技术

雾霾已经笼罩中国，能源紧缺及环境污染已成为我国面临的空前挑战，发展可再生能源是我国的战略国策。2012年7月，我国发布了《可再生能源十二五发展规划》，到2015年，我国风电和太阳能并网装机分别达到1亿kw和1500万kw；到2020年，风电和太阳能并网装机分别达到2亿kw和5000万kw。但风能和太阳能等可再生能源固有的间歇性和波动性，对电网的冲击很大，导致我国风电和光伏发电未并网比例高，弃风/光严重。例如：2011年我国风电未并网率达到28%；光伏未并网率达到29%；三北地区平均弃风率约为16%，而2012年的全国总弃风量达200亿kWh，为2011年的一倍，平均弃风率为20%，局部地区达40%。如果不解决风能和太阳能的大规模接入问题，到2015年和2020年，每年将分别损失3300万吨和7000万吨标准煤。因此，蓄能技术是可再生能源大规模并网的迫切需求。

另外，我国电网昼夜峰谷差日益扩大，目前的日负荷率约为50%～60%。而随着负荷增长，当某一线路负荷超过其容量时，则需要对电网进行升级或者增建，传统的措施包括升级或者增建变电站变压器、输配电线路等。这样的升级和扩建成本很高，尤其是在拥挤的城市区域，传统的升级方法甚至无法实现，比如无线路走廊，或者考虑环境和美观因素等不能铺设线路等。因此，装置装机容量越来越难以满足峰值负荷的需求，导致电网在负荷高峰时拉闸限电，而低谷时，要停掉很多机组，机组频繁启停不仅增加能耗，而且影响机组寿命，使电力设备平均利用时间下降、发电效率下降、经济效益降低。如果将电网低谷电通过蓄能装置储存起来，在用电高峰时使用，则可以减小电网的峰谷差，起到达到移峰填谷的目的，所节约的电力资产额将是十分巨大。借助一定的技术手段减小峰谷差，大幅提升电力资产的利用率，是未来电网发展的主要发展方向，蓄能即可实现这样的目的，所以利用蓄能技术将可再生能源大规模的并网是迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种简单的单罐蓄能装置及其使用方法，以提高风力发电/太阳能光伏发电电能并网问题，也可以提高风电/光伏发电、电网低谷电的电能利用效率，以充分利用可再生能源，并大幅度降低蓄电成本，所述的电能可以为来自于风力/光伏发电的不稳定电能，也可以是晚间的低谷用电。

针对上述技术的不足之处，本发明提供一种蓄能装置，包括蓄能罐罐体、传热介质入口、传热介质出口、释能介质入口、释能介质出口、电加热器、电加热器连接口、能量利用装置；

所述传热介质入口设在所述蓄能罐罐体的顶部；所述传热介质出口设在所述蓄能罐罐体的底部；

所述释能介质入口、释能介质出口以及电加热器连接口设在所述蓄能罐罐体上的，其中所述释能介质入口在所述释能介质出口下方；

所述电加热器设在蓄能罐罐体内的底部，若所述电加热器为螺旋管型加热器，则所述电加热器连接口就包括电加热器电源入口和电加热器电源出口，若所述电加热器为圆柱形加热棒，则所述电加热器连接口就为电加热器入口；

所述能量利用装置串联连接在所述释能介质入口与释能介质出口之间。

另外，在所述蓄能罐罐体内部还设有阻止高低温热量混合的绝热圆柱隔板，所述绝热隔板可以为中间抽真空的圆柱套管，也可以是绝热材料制作的绝热圆柱，固定在蓄能罐罐体的中央，所述绝热圆柱隔板的底部与蓄能罐罐体不完全接触，以形成蓄能罐内介质流动的通道，所述通道可以是矩形，方形、圆形、半圆形，在所述隔板上套有释能换热器，所述释能换热器为浸没式螺旋管换热器，在所述浸没式螺旋管换热器管壁外部可以设有用于强化换热的翅片或者不设有翅片，所述浸没式螺旋管换热器管内设有用于强化传热的强化管或者为普通管。

其中，本装置还包括能量利用换热器，所述能量利用装置串联连接在释能介质入口与释能介质出口之间，而所述能量利用换热器与能量利用装置之间并联连接。

其中，所述能量利用装置选自传统的热电转换装置、常规建筑物供暖装置中的任意一种。

如上所述的蓄能装置的使用方法，包括蓄能阶段和释能阶段，具体为：

（1）蓄能阶段：将蓄热介质从传热介质入口加入蓄能罐罐体，电能通过电加热器加热蓄能罐内的蓄热介质，使其温度升高，将电能转换成热能传递给蓄热介质，储存在蓄能罐内，直到整个蓄能罐内充满了高温蓄热介质，蓄能结束；所述传热介质可以为熔融盐、水或其他导热油等。