[发明专利]固体蓄热储能系统及包含其的储能电站

说明书

本发明公开了一种固体蓄热储能系统及包含其的储能电站，固体蓄热储能系统包括有换热器和发电单元，换热器的外壁面设有热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口，冷侧出口连接于发电单元并与发电单元相连通，固体蓄热储能系统还包括有固体蓄能单元，固体蓄能单元包括有电加热器和蓄热器，蓄热器内具有固体蓄热工质，电加热器连接于蓄热器并用于加热固体蓄热工质，蓄热器和换热器之间相连通并形成有空气回路。储能电站包括有如上的固体蓄热储能系统。本发明具有在高温段热性能好，运行温度范围大，且使用寿命长。通过空气回路进行传热，在运行过程中无需伴热，也不存在冻堵和腐蚀问题；且不受地理条件限制，同时，结构简单，制造方便，成本低。

技术领域

本发明涉及一种储能技术领域，特别涉及一种固体蓄热储能系统及包含其的储能电站。

背景技术

我国可再生能源正处于快速大规模发展的新时期，以风电和光伏为代表的可再生能源具有波动性和间歇性的特点，大规模纳入会对电网的安全稳定带来很大的冲击，因此弃风、弃光现象严重。2015年全国全年累计弃风电量为339亿千瓦时，平均弃风率15％，弃光电量为46.87亿千瓦时，平均弃光率12.62％。另一方面，随着我国电力设施的不断发展建设，“谷电”无法消纳问题严重，夜间“赋闲”的机组多达4亿千瓦，占总装机容量的近38％。那么，从技术上解决以风电和光伏为代表的可再生能源并网和电网峰谷差问题的有效途径是采用储能技术。

目前，大规模商业化应用且成本比较低廉的储能技术有抽水储能和压缩空气储能，但这两种技术对选址的要求都过高，因此不具有普遍性。近几年兴起采用熔盐作为蓄热介质的发电储能电站，由于熔盐的熔点温度较高且高温热稳定性较差，如Solar salt(NaNO3-KNO3，60-40wt.％)熔点约220度左右，最高使用温度不超过650℃，而且运行过程中需伴热保温，否则存在熔盐冻堵问题。同时，熔盐具有腐蚀性，造成系统复杂，且其容器材料以及泵、阀等关键设备的费用高，因此系统发电成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有熔盐储能电站存在冻堵问题，材料腐蚀性，系统复杂，设备要求高，成本高等缺陷，提供一种固体蓄热储能系统及包含其的储能电站。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种固体蓄热储能系统，其包括有换热器和发电单元，所述换热器的外壁面设有热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口，所述冷侧出口连接于所述发电单元并与所述发电单元相连通，其特点在于，所述固体蓄热储能系统还包括有固体蓄能单元，所述固体蓄能单元包括有电加热器和蓄热器，所述蓄热器内具有固体蓄热工质，所述电加热器连接于所述蓄热器并用于加热所述固体蓄热工质，所述蓄热器的外壁面设有进风口和出风口，所述进风口连接于所述热侧出口，所述出风口连接于所述热侧进口，所述蓄热器和所述换热器之间相连通并形成有空气回路。

在本方案中，固体蓄热工质的熔点温度高，在高温段热性能优于熔盐，且运行温度范围大，固体蓄热工质使用寿命长。同时，导热系数大，传热速度快，能够将热源中心处的热量迅速传出。

另外，通过空气回路进行传热，在运行过程中无需伴热，也不存在冻堵和腐蚀问题，在使用过程中对周围环境没过多要求，不受地理条件限制。同时，结构简单，制造方便，成本低。

较佳地，所述空气回路上设有调节阀，所述固体蓄能单元还包括有旁通阀，所述旁通阀的两端分别连接于所述热侧出口和所述热侧进口并与所述换热器相连通。

在本方案中，调节阀用于调节空气回路中通过蓄热器的热空气流量大小，同时，旁通阀用于调节旁路中冷空气流量大小，通过调节阀和旁通阀的联合调控，在释热过程中保证进入换热器的空气流量和温度稳定，从而保证了发电单元稳定的电力输出。

较佳地，所述固体蓄能单元还包括有混合室，所述混合室的一端连接于所述出风口和所述旁通阀并与所述蓄热器和所述旁通阀相连通，所述混合室的另一端连接于所述热侧进口并与所述换热器相连通。