[发明专利]矩阵管理式固体温度分区储能方法及装置

说明书

本发明提供一种矩阵管理式固体温度分区储能方法及装置，包括储能模式和供电模式，储能模式下低温工作介质通过固体蓄热矩阵的第一模块组进行等压吸热后，经过压缩机绝热压缩，然后通过其第二模块组进行等压放热过程，然后进入透平绝热膨胀对外做功，回到第一模块组用于循环；供电模式下区别仅在工作介质通过第二模块组等压吸热，通过第一模块组等压放热。本发明通过矩阵管理式固体温度分区储能方法及装置解决光伏发电以及风能发电中的弃风以及弃光问题以及峰谷电的削峰填谷问题，在储能和供电的同时供暖，并将废气的余热回收于另一蓄热系统中，提高了热功转换效率。

技术领域

本发明涉及一种储能供电的方法及其装置，特别是一种矩阵管理式固体温度分区储能方法及装置。

背景技术

能源的供需具有极强的时间性，从用电需求讲峰谷电现象造成大量谷电的浪费，从用电供应角度讲，以风能、太阳能以及水力势能为代表的可再生能源发电具有间歇性和波动性的特点，发电量无法与用户需求相匹配。通过蓄热储能可以有效的将能源供需的时间曲线平坦化。

2017年10月11日，国家能源局、发改委等五部委联合发布《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》，《意见》提出了在推进储能技术装备研发示范方面，集中攻关包括相变储热材料与高温储热技术及储能系统集成技术等一批具有关键核心意义的储能技术和材料；蓄热是仅次于抽水蓄能、压缩空气储能的第三大储能技术，其中固体蓄热材料是一种廉价、安全、大容量的蓄热材料，适用温度广。主要的缺点是流动性较差以及难以恒温，本发明通过多模块，矩阵式管理方式相结合的热泵储能，有效地提高蓄热系统的流动性和温度稳定性，为储能系统提供一套廉价且稳定的良好途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服传统电加热蓄热介质储能方式转换效率低下的缺点，同时解决光伏发电以及风能发电中的弃风以及弃光问题，提供一种包含供热功能的高效矩阵管理式固体温度分区储能方法及装置。

本发明一方面借鉴热力学中布雷顿循环与逆布雷顿循环互为可逆的原理，通过逆布雷顿循环做功将低温热源的热量转移到高温热源实现储能，再通过布雷顿循环将高温热源的热量转移到低温热源时对外界做功实现释能。。另一方面将固体蓄热系统模块化，采用矩阵式管理模式，按照温度分区进行统一管理，将温度区间外的子模块用于供热。

由此，本发明提供一种矩阵管理式固体温度分区储能方法，其特征在于，该方法采用一固体蓄热矩阵，该固体蓄热矩阵包括第一中温区-低温区模块组和高温区-第二中温区模块组，该方法包括如下模式：

(1)储能模式：低温工作介质进入第一中温区-低温区模块组进行等压吸热后，经过压缩机绝热压缩，然后进入高温区-第二中温区模块进行等压放热过程，然后进入透平绝热膨胀对外做功，最后回到第一中温区-低温区模块组用于循环；

(2)供电模式：低温工作介质首先进入压缩机做绝热压缩，然后进入高温区-第二中温区模块组做等压吸热，然后工作介质进入透平做绝热膨胀，然后工作介质进入第一中温区-低温区模块组做等压放热，最后工作介质再次进入压缩机用于循环；

(3)供热模式：工作介质通过固体蓄热矩阵进行等压吸热后，作为暖气源释放到外界。

所述工作介质包括空气、氩气、氮气、氦气或二氧化碳。

本发明还提供一种矩阵管理式固体温度分区储能装置，其特征在于：其包括：

一储能供电系统，包括：

一固体蓄热矩阵，该固体蓄热矩阵包括第一中温区-低温区模块组和高温区-第二中温区模块组，该第一中温区-低温区模块组上设有第一固体蓄热矩阵合流混合室和第一固体蓄热矩阵气体分流室，高温区-第二中温区模块组上设有第二固体蓄热矩阵气体分流室和第二固体蓄热矩阵合流混合室；

流量控制阀、压缩机，依次连接于第一固体蓄热矩阵合流混合室和第二固体蓄热矩阵气体分流室之间；和