[发明专利]一种基于相变蓄热装置的谷电储能系统

说明书

本发明提供的一种基于相变蓄热装置的谷电储能系统，包括热源子系统、热泵子系统、储能子系统及用户子系统，包括用于实现蓄热和放热的相变蓄热装置。热源子系统可利用污水源和地下深层土壤的热量，实现取热；热泵子系统在夜间谷电价格期间运行，实现制热；储能子系统将热量分配到各个相变蓄热装置，实现蓄热；用户子系统利用相变蓄热装置对室内进行放热，实现供热；相变蓄热装置包括换热结构、外筒体和筒盖，外筒体内填充相变材料，换热结构由若干排毛细管网组成，毛细管网能够在相变蓄热装置的水平截面上形成多个热量传递源，缩短换热结构与相变材料的距离，进而提升相变蓄热装置的蓄热和放热速度。

技术领域

本发明属于储能领域，涉及储能应用系统，具体涉及一种基于相变蓄热装置的谷电储能系统。

背景技术

我国在大多数地区都已经实施了阶梯电价政策，在用电高峰的白天，电力价格较贵，在用电负荷的低峰阶段-夜间，电力价格便宜。此外，由于夜间的电力负荷低谷期也造成了大量的电力资源浪费，通过储能的方式，弥补能源供给和用户侧的时间差，是目前比较可行的方案。储存电能往往需要电池，造成蓄电的投资和运行成本较高，而储存热量，仅需要通过水或者相变材料即可实现，投资和运行成本都较低。

热泵系统供热时的能效系数大于1，可以利用电能产生更多的热能，因而比直接的电加热方式更具有节能效果。传统的热泵系统大多从空气中吸收热量，这将导致能效系数较低，制热效果也不好，污水和地下深层土壤中蕴含了大量的热能，相比于空气具有更高的温度，作为热泵的蒸发侧热源，节能效果显著。北方地区在冬季都需要采暖，新型的毛细管网辐射末端相比于传统的散热器，能够利用低温热源，并且具有更高的室内热舒适性。

相变蓄热装置，在夜间通过集中的热源进行蓄热，然后运输或者分配到需要热源供给的用户侧进行放热，在供热季节可不断更换和交替使用，从而可降低燃煤供热模式的环境破坏力，降低空气污染，并能够充分利用谷电，享受谷电价格优惠。

目前，现有的相变蓄热装置的换热结构设计还存在一定问题。由于相变材料的导热系数很低，即使换热结构的导热系数很高，相变材料的整体热量传输速度仍然很慢，蓄热时相变材料的有效熔化范围很小，对相变材料加热熔化能力有限，蓄热速度慢，同样的道理，放热速度也会很慢。

专利号为CN201320865779.4的实用新型专利公开了一种蓄热换热装置及蓄热罐装置，其蓄热换热装置安装在蓄热罐内，包括换热管和卡座，换热管为螺旋状的铜管，换热管通过卡座安装到蓄热罐内，该发明通过采用螺旋状的换热管增加换热面积，提高换热量，实现热量的存储与释放。但是在同一高度的截面上，只有两个热源传递点向周围的相变材料放热或者吸热，相变蓄热装置的整体蓄热和放热速度都将较慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于相变蓄热装置的谷电储能系统，热泵子系统能够利用夜间谷电价格较低的特点集中生产大量的热能，然后通过相变蓄热装置进行储能，运输或者配送到用户侧进行使用，热泵子系统采用污水源和地下深层土壤作为蒸发侧吸热的热源，更加节能高效，同时，基于相变材料的低导热系数造成蓄热和放热速度慢的问题，进行了相变蓄热装置的设计，实现高效强化传热。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于相变蓄热装置的谷电储能系统，其特征在于：包括热源子系统、热泵子系统、储能子系统及用户子系统；

热源子系统的连接关系为：污水源换热器连接着地埋管换热器，地埋管换热器再连接着第二板式换热器水侧端口，第二板式换热器水侧端口再连接着第二循环泵，第二循环泵再连接着污水源换热器；

热泵子系统的连接关系为：第二板式换热器制冷剂侧端口连接着储液器，储液器再连接着毛细管节流阀，毛细管节流阀再连接着第一板式换热器制冷剂侧端口，第一板式换热器制冷剂侧端口再连接着压缩机，压缩机再连接着干燥过滤器，干燥过滤器再连接着第二板式换热器制冷剂侧端口；