[发明专利]微晶陶瓷电热储能复合管

说明书

技术领域

本发明涉及能源技术领域，确切地说是一种微晶陶瓷电热储能复合管。

背景技术

我国是一个能源供应十分紧张的国家，也是世界上电负荷最大的国家，但却存在着用电高峰负荷增长很快，而电网负荷率逐年下降，峰谷差很大等问题。

通过削峰或移峰填谷新技术，将高峰需求尽可能抑制到最低，或转移高峰需求到低谷时段，对能源的有效利用、减少发电厂投入、以及电网的经济运行都有好处。据日本东京电力公司统计，日本电网负荷率每提高1％，可降低供电成本1％，减少200～300KT左右的CO2排放量，还可以延缓或推迟新机组建设，潜在的经济效益和社会效益十分巨大。由于削峰填谷对节约资源、节能减排具有重要意义，因此电热储能技术做为电网削峰填谷、节能减排的一项重要而有效的技术手段在发达国家得到了广泛的推广和应用。但在我国发展的不快，其中既有国情和社会宏观政策方面的原因，也有技术方面的原因。

电是不能储存的，但可以采用多种方式使介质形态发生变化，通过电能与其它能量的转换，起到间接“储存”电能的作用，即采用电加热的方式将储能材料加热并在需要时释放出去。

电储能的主要方式：

早期的储能技术主要是采用水做为能量的存贮材料，如采用冰蓄冷、水储能的方式，随着应用的推广，后期逐渐开始研究专门的储能材料，目前主要有两大类：

潜热储能材料：即相变储能材料，就是利用电能使物质发生相变(如固态液态之间的转化)，将相变时吸收或释放的热能储存起来，在需要时释放出去。相变材料种类很多，又可分为有机材料和无机材料两大类，总体而言，有机材料的稳定性和使用寿命不如无机材料，国内在实践中多用于太阳能工程或热泵工程辅助电加热项目中，设计温度为摄氏110度以下的低温；无机材料的主要问题是熔化后温度很高、有一定的挥发性，对很多金属材料的腐蚀性较强，熔化前后体积有一定的变化。

显热储能材料：将物质发生温度变化时所吸收或释放的热能储存起来，如较高温度的水降低温度，需要向外界释放热能，从而达到升高外界温度的效果。实践中显热储能材料多采用无机材料。

总体上看，显热储能材料的储能密度与潜热储能的相变材料相比储能密度较低，因而所生产的产品重量大、体积也庞大，而采用潜热储能材料的产品则相对体积小、重量轻。

做为储能产品需要根据储能材料的特点同时解决加热、储能和放热的问题。目前市场所能见到的除采用水为储能材料之外的储能产品中有三种典型的方法：一是采用通过专门加工的金属合金做为储能材料，例如铁基合金材料，该方法在技术上对储能、放热问题解决较好，主要生产方法是将一定颗粒度的铁粉和一定颗粒度的无机相变储能材料等按一定的配比混均后，经模具和压力机加压成型，再将压制成型的坯料经过高温烧结而成。其特点是铁粉经高温熔化再冷却后，形成一个铁质的类似海绵状的骨架，骨架表面和内部形成一个个尺寸较小的蜂窝孔洞，孔洞内含有储能相变材料，相变材料储能熔化后因表面张力的作用而被固定在孔洞内，铁质的骨架同时起到导热的作用，加热时将热量传导给储能材料，放热时再将热量传导出来。该方法较好的解决了储能材料的加热和放热问题，但该产品的重量较大，铁质骨架存在锈蚀问题，其加工过程对环境的污染很大，不符合环保的要求，同时采用红外加热的方法，加热器的寿命只有3000小时，寿命较短，加热的效率和速率相对不高。另一种典型方法是将有机相变储能材料封闭在一个小型容器内，制成储能胶囊、储能球、储能柱或者是储能板，再将装有储能材料的小型容器置于一个较大的容器内制成储能箱，这种方法多采用低温相变材料，由水(也有采用导热油)做为导热介质，储能时由独立的热源将导热介质加热，再由导热介质将热量传导给储能材料，放热时导热介质再将储能材料中的热量传导出来。该方法成本较高，因有机相变材料的稳定性相对较差、储能能力衰减较快。目前市场上还有一种采用显热储能的方法，该方法是使用无机固体储能材料，将无机固体储能材料制成一定规格和尺寸的块体，在制作过程中将电热丝或电热管直接埋入到固体材料中。该方法成本最低，实践中也有一定的应用，但使用寿命短，可靠性、工艺和质量最差。