[发明专利]储热系统及储热方法

说明书

本发明涉及一种储热系统及储热方法，储热系统包括：热化学储热装置，包括导电储热单元，所述导电储热单元储存经太阳能和/或外部的电能转化的热能；控制器，与所述热化学储热装置连接，所述控制器通过计算所述热化学储热装置的储热余量，并在储热余量大于0时，控制直接输送电能至所述导电储热单元，所述储热余量为所述热化学储热装置的储热量与其存储的太阳能转化的热量的差值。通过控制器计算热化学储热装置的储热余量，并在太阳能不足时，控制输送电能至热化学储热装置，将电能转化为热能储存，提高了导电储热单元的利用率并降低了能量损失，提升廉价谷电的利用率，同时解决了弃风造成的消纳问题。

技术领域

本发明涉及储热技术领域，具体为一种储热系统及储热方法。

背景技术

根据国际能源署(IEA)的预测，美国、中东、中国、非洲及印度的太阳能热发电在未来十几年将进入爆发期。预计至2050年，太阳能热发电将占全球总发电量的11％，年发电量将达到4.38万亿kwh，太阳能热光热储热具有广阔的前景。与此同时，由于目前夜间用电量小，导致用电谷峰差加大，造成电力大量损失。有效利用低谷电可以达到削峰填谷的目的。此外，由于风能的波动性和间歇性，导致风能发出的电能会有波动，将其并网会破坏电网稳定性、连续性和可调性，存在影响电网安全的问题，所以出现了因风能发电量过剩造成的弃风弃电问题，因此将廉价“低谷电”或风能产生的废弃电能转化为化学能进行存储并利用可逆化学反应在需要时取用，可促进弃电的消纳，而且提高系统利用率。

当前储热系统由于原理不同，主要分为显热储热、潜热储热以及热化学储热三种。热化学储热是基于可逆热化学反应吸热与放热的储热方式，主要反应体系有金属氧化物体系、氢氧化物体系、氨基体系、甲烷重整体系、碳酸盐体系等。其中金属氧化物体系具有较大的储能密度(400kJ/kg)和较高的操作温度(700℃)，同时空气不仅可以作为传热介质，也作为热化学反应介质，故可省去气体存储装置，使得系统规模小型化，也减少了价格成本。

但太阳能对气候依赖性较强，气候适宜时产热量远大于气候不适宜时的产热量，从而当来自太阳能的热量较少时，使得热化学储热系统中金属氧化物储热单元不能被完全利用，导致系统整体利用率下降。此外，电能经电加热器加热空气后再将热量传递给储热单元，会使得一部分热能在传递中损失，降低加热效率以及系统利用率，同时会影响系统储热反应性能。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种储热系统，通过控制器计算热化学储热装置的储热余量，在储热余量大于0时，控制输送电能至热化学储热装置，将电能转化为热能储存，提高了导电储热单元的利用率；利用热化学储热装置的热化学反应储存太阳能和/或电能转化的热能，具有储/放热效率高、缩短储热时间的优点。此外电能的转化不经过电加热器，降低了能量损失，提高了加热效率以及电能的利用率。

本发明提供一种储热系统，包括：

热化学储热装置，包括多个导电储热单元，多个导电储热单元储存经太阳能和/或外部的电能转化的热能；

控制器，与热化学储热装置连接，控制器通过计算热化学储热装置的储热余量，并在储热余量大于0时，控制直接输送外部的电能至导电储热单元，储热余量为热化学储热装置的储热量与其存储的太阳能转化的热量的差值。

通过上述方式，将太阳能转化的热能进行储存，提高了能源的利用率，另一方面，利用热化学储热装置中具有良好反应特性、循环性能和导电性能的导电储热单元，使其发生还原/氧化反应，由于电流的热效应，及导电储热单元自身导电性能将电能转化为热能进行储存，可有效减少传热损失，从而提高系统储热量及利用率，减少能源消耗量和储热时间。

本发明的可选技术方案中，还包括：太阳能集热装置，太阳能集热装置与热化学储热装置连接，太阳能集热装置将太阳能转化为热能，进而传递至热化学储热装置。

通过上述方式，太阳能经过太阳能集热装置将空气加热后传递至热化学储热装置，从而进行能量储存。