大功率碳纤维热储能装置的制作方法

本发明涉及储能设备技术领域，具体是一种大功率碳纤维热储能装置。

背景技术：

电储能技术是大力发展可再生能源、实现分布式发电和微电网安全稳定运行的关键技术设备，也是落实国家调整能源结构，节能减排和走可持续发展道路的重要的技术举措。

电热储能技术或称电能储热技术是储能技术领域的一个重要分支，其基本原理是将电能转换成热能，并将能量以热能形式储存起来，需要时再将热能释放出来。目前主要以热源的方式应用于供暖、少量应用于工业热源等领域，是目前国家大力倡导的电蓄热、风电清洁供暖和电网移峰填谷等项目最重要的技术支撑。

但是，现有的电热储能设备采用传统的加热方式导致功率低和热转化效率低的问题，另外，对于储存的能量进行保存避免能量散失也是需要考虑的问题。

技术实现要素：

本发明提出一种大功率碳纤维热储能装置，解决了现有技术中电热储能设备功率低、热转换效率低、能量易散失的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种大功率碳纤维热储能装置，包括平板状的顶腔和平板状的底腔，所述顶腔与所述底腔之间设置有竖直方向的平板状的立腔，所述立腔将所述顶腔与所述底腔之间的空间分隔为前部区域和后部区域；

所述顶腔与所述底腔之间设置有至少一层水平的平板状的间隔腔，所述间隔腔将所述前部区域和后部区域分隔为上下设置的长槽；

所述顶腔与所述底腔的左侧之间设置有竖直方向的平板状的左腔，所述左腔与所述顶腔、底腔、立腔和间隔腔连通；所述左腔的外侧连接有第一管体；

所述顶腔与所述底腔的右侧之间设置有竖直方向的平板状的右腔，所述右腔与所述顶腔、底腔、立腔和间隔腔连通；所述右腔的外侧连接有第二管体；

所述顶腔、底腔、左腔和右腔外侧覆盖有保温层；

所述长槽内设置有若干间隔板，若干间隔板将所述长槽分隔为若干安置腔；每个所述安置腔配置有一接线盒；

所述安置腔内容置有单体储能装置，所述单体储能装置包括导热的壳体，所述壳体的顶端设有隔热的封盖，所述封盖朝向所述安置腔的外侧；所述壳体与封盖形成储液腔，所述储液腔内填充有储热介质；所述储液腔内设置有导热管，所述导热管的两端固定在所述封盖上，所述导热管内设置有碳纤维电热管，所述碳纤维电热管的两端的碳纤维引线由所述封盖上端引出；所述储液腔内设置有温度传感器，所述温度传感器的传感器引线由所述封盖的上端引出；

每个安置腔内的单体储能装置的碳纤维引线和传感器引线与该安置腔内的接线盒连接；各接线盒并联连接，使得各碳纤维电热管并联连接；各温度传感器经接线盒与外部监控装置连接；

所述顶腔与所述底腔的前端和后端分别设置有保温门，所述保温门将各单体储能装置封在所述安置腔内。

进一步地，所述顶腔由上方的第一隔热板和下方的第一导热板构成；

所述底腔由下方的第二隔热板和上方的第二导热板构成；

所述左腔由左侧的第三隔热板和右侧的第三导热板构成；

所述右腔由右侧的第四隔热板和左侧的第四导热板构成。

进一步地，所述立腔由两块第五导热板构成；

所述间隔腔由两块第六导热板构成。

进一步地，所顶腔和所述底腔与所述立腔连通；所述立腔与所述间隔腔连通。

进一步地，所述保温层为真空保温层，所述真空保温层包括环绕在所述顶腔、底腔、左腔和右腔外侧的外壳，所述外壳与所述顶腔、底腔、左腔和右腔之间形成第一真空腔，所述第一真空腔连接有第一抽真空管口。

进一步地，所述保温门包括内门板和外门板，所述内门板和外门板之间形成第二真空腔，所述第二真空腔连接有第二抽真空管口。

进一步地，所述外壳、内门板和外门板都为隔热板体。

本发明的有益效果为：

本发明结构简单，设计合理；采用若干并联的碳纤维电热管同时进行工作，使用寿命长、电热转换效率高、耐高温、功率可随意调节；采用单体储能装置，将加热装置模块化，便于管理和维修；顶腔、底腔、立腔、间隔腔、左腔和右腔将各单体储能装置包裹起来，便于进行热量交换，单体储能装置内的热量向外散失时会被各腔吸收，避免能量散失；两端设置第一管体和第二管体，用于送入和排出换热液体，由于第一管体和第二管体处的流量小于各腔内的流量，使得各腔内流速较慢，可以进行更好的热量交换；保温层和保温门采用真空腔体实现保温，可以更好地隔绝内外的热量交换，避免能量散失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的外部结构示意图；

图2是本发明一个实施例的内部分隔结构示意图；

图3是本发明一个实施例的单体储能装置的结构示意图。

其中：

1、顶腔；2、底腔；3、立腔；4、间隔腔；5、左腔；6、第一管体；7、右腔；8、保温门；9、外壳；10、第一抽真空管口；11、间隔板；12、安置腔；13、接线盒；14、壳体；15、封盖；16、储热介质；17、导热管；18、碳纤维电热管；19、碳纤维引线；20、温度传感器；21、传感器引线；22、第二抽真空管口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，本实施例中的大功率碳纤维热储能装置，包括平板状的顶腔1和平板状的底腔2，这里的顶腔1和底腔2为互相平行的长方形；所述顶腔1与所述底腔2之间设置有竖直方向的平板状的立腔3，所述立腔3将所述顶腔1与所述底腔2之间的空间分隔为前部区域和后部区域。

所述顶腔1与所述底腔2之间设置有至少一层水平的平板状的间隔腔4，本实施例中，以一层间隔腔4的情况为例；所述间隔腔4将所述前部区域和后部区域分隔为上下设置的长槽，本实施例中，参见图1，由于只有一层间隔腔4，因此分隔为上下两个长槽。

所述顶腔1与所述底腔2的左侧之间设置有竖直方向的平板状的左腔5，所述左腔5与所述顶腔1、底腔2、立腔3和间隔腔4连通；所述左腔5的外侧连接有第一管体6；所述顶腔1与所述底腔2的右侧之间设置有竖直方向的平板状的右腔7，所述右腔7与所述顶腔1、底腔2、立腔3和间隔腔4连通；所述右腔7的外侧连接有第二管体；即顶腔1、底腔2、左腔5和右腔7围绕成一个框体；所述顶腔1、底腔2、左腔5和右腔7外侧覆盖有保温层(图中未示出)，本实施例中，所述保温层为真空保温层，所述真空保温层包括环绕在所述顶腔1、底腔2、左腔5和右腔7外侧的外壳9，所述外壳9与所述顶腔1、底腔2、左腔5和右腔7之间形成第一真空腔(图中未示出)，所述第一真空腔连接有第一抽真空管口10，通过第一抽真空管口10对第一真空腔抽真空。

所述长槽内设置有若干间隔板11，若干间隔板11将所述长槽分隔为若干安置腔12；每个所述安置腔12配置有一接线盒13；所述安置腔12内容置有单体储能装置，参见图3，所述单体储能装置包括导热的壳体14，壳体14的外形刚好与安置腔12的内部形状吻合，当单体储能装置置于安置腔12内时，使得壳体14与相邻的腔体贴合，提高导热性；所述壳体14的顶端设有隔热的封盖15，当单体储能装置置于安置腔12内时，所述封盖15朝向所述安置腔12的外侧；所述壳体14与封盖15形成储液腔，所述储液腔内填充有储热介质16；所述储液腔内设置有导热管17，即导热管17浸没在储热介质16中，所述导热管17的两端固定在所述封盖15上，所述导热管17内设置有碳纤维电热管18，所述碳纤维电热管18的两端的碳纤维引线19由所述封盖15上端引出，绕热管对碳纤维电热管18进行保护又不影响热量的传递；所述储液腔内设置有温度传感器20，所述温度传感器20的传感器引线21由所述封盖15的上端引出。

每个安置腔12内的单体储能装置的碳纤维引线19和传感器引线21与该安置腔12内的接线盒13连接；各接线盒13并联连接，使得各碳纤维电热管18并联连接，各碳纤维电热管18各自单独工作，互不影响，即便有一根出现问题，其他的仍可正常工作；各温度传感器20经接线盒13与外部监控装置连接，可在外部监控装置处实时了解各单体储能装置内的温度情况，可以根据温度情况来调整碳纤维电热管18的工作功率，以保证满足一定的温度值，也可以根据温度传感器20测量的温度情况来判断碳纤维电热管18是否处于正常工作状态，是否需要进行维修。

所述顶腔1与所述底腔2的前端和后端分别设置有保温门8，所述保温门8将各单体储能装置封在所述安置腔12内，当单体储能装置需要进行维修时，可以方便的打开保温门8，取出需要维修的单体储能装置进行维修，非常方便。保温门8与保温层形成完整的密封保温结构，避免内部能量散失。

本实施例中，所述顶腔1由上方的第一隔热板和下方的第一导热板构成；所述底腔2由下方的第二隔热板和上方的第二导热板构成；所述左腔5由左侧的第三隔热板和右侧的第三导热板构成；所述右腔7由右侧的第四隔热板和左侧的第四导热板构成；所述立腔3由两块第五导热板构成；所述间隔腔4由两块第六导热板构成。则各腔体与单体储能装置接触的部分都采用导热板构成，利于热量传递，位于外侧的部分都采用隔热板构成，起到保温作用，避免能量散失。

所顶腔1和所述底腔2与所述立腔3连通，所述立腔3与所述间隔腔4连通，则各腔体内换热液体可以更加均匀的交换，提高热量交换的均匀性。

本实施例中，所述保温门8包括内门板和外门板，所述内门板和外门板之间形成第二真空腔，所述第二真空腔连接有第二抽真空管口22，通过第二抽真空管口22对第二真空腔抽真空。真空腔可以很好的隔绝热量传递，保温效果好，避免能量散失。为了更好的进行保温，这里的外壳9、内门板和外门板都为隔热板体。

本实施例工作时，可以利用谷电为碳纤维电热管18供电，碳纤维电热管18的热量通过导热管17传递给储热介质16，热量被储热介质16储存；当需要利用储存的热能时，换热液体由第一管体6进入到左腔5内，左腔5内的换热液体分布至上腔、底腔2、立腔3和分隔腔内，然后换热液体再汇聚至右腔7内；储热介质16内存储的热量经导热的壳体14传导致相邻的左腔5、右腔7、上腔、底腔2、立腔3和分隔腔内，被换热液体吸收，然后换热液体再从第二管体流出供给用热装置使用。本实施例采用若干并联的碳纤维电热管18同时进行工作，使用寿命长、电热转换效率高、耐高温、功率可随意调节；采用单体储能装置，将加热装置模块化，便于管理和维修；顶腔1、底腔2、立腔3、间隔腔4、左腔5和右腔7将各单体储能装置包裹起来，便于进行热量交换，单体储能装置内的热量向外散失时会被各腔吸收，避免能量散失；由于第一管体6和第二管体处的流量小于各腔内的流量，使得各腔内流速较慢，可以进行更好的热量交换；保温层和保温门8采用真空腔体实现保温，可以更好地隔绝内外的热量交换，避免能量散失。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。