施例1 :
[0065] 制备图2的热能储存装置10,具备500个大气压W上的耐压能力，工作范围的最高 溫度为1095°C，最低溫度为565°C，其中，
[0066]
[0067] 相变化材料（PCM)使用氣化钢（NaF)，其烙点为996°C，密度为2780kg/m3,比热为 3. 336MJ/m3°C，潜热巧96°C)为 2208MJ/m3;其中，M为 1〇6;
[0068] 热效应机构15的（基础架构）结构体，使用INCONEL600合金，可耐溫1095°C，密 度为 8470kg/m3,比热为 5. 32MJ/m3°C;其中，M为 106。
[0069] 在565°C~1095°C工作范围下，本实施例的热能储存装置10的每立方米的储热 量，为下列S种热量的总和，即1262MJ+1577MJ+806MJ= 3645MJ。
[0070]
[0071]
[007引实施例2 :
[0073] 将实施例1的热能储存装置10应用于太阳热能发电系统，且与体积式太阳热能集 热器及超临界C〇2气满轮机发电机组结合。
[0074] 体积式太阳热能集热器的高溫热传递流体F1通过所述热能储存装置10的一组 "Z"形微管道，将热能储存于热能储存装置10的PCM材料。
[00巧]压力为199. 7Bar的超临界C〇2工作流体F2,则流经所述热能储存装置10的另外 一组"Z"形微管道，吸收热能储存装置10的PCM材料的热能，当溫度达到485. 8°C，用于推 动超临界C〇2气满轮机发电机组。
[0076] 该超临界C〇2气满轮机发电机组的效率为44. 2%，体积式太阳热能集热器的效率 为80 %，整体太阳热能发电系统的效率为35. 4 %。
[0077] 实施例3 :
[0078] 制备图2的热能储存装置10,具备500个大气压W上的耐压能力，工作范围的最高 溫度为1500°C，最低溫度为1200°C，其中，
[0079]
[0081] 相变化材料（PCM)使用氣化儀（MgFz)，其烙点为1263°C，密度为3148kg/m3,比热 为 3. 463MJ/m3°C，潜热（1263°C)为 2956MJ/m3;其中，M为 10 6;
[0082]热效应机构15的（基础架构）结构体，使用碳化娃（SiC)，密度为3100kg/m3,烙点 为 2837°C，工作溫度 1700°C，破裂系数（RuptureModulus)为llOMpa，比热为 7. 874MJ/m3°C， 热传导系数 125W/m-K(20°C)~40W/m-K(1000°C);其中，M为 1〇6。
[0083] 在1200°C~1500°C工作范围下，本实施例的热能储存装置10的每立方米的储热 量，为下列S种热量的总和，即586MJ+1667MJ+1030MJ= 3283MJ。
[0084]
[00财 实施例4 :
[0086] 将实施例3的热能储存装置，应用于实施例2的太阳热能发电系统中，且取代实施 例1的热能储存装置。
[0087]其中，超临界C〇2气满轮机发电机组的效率为50%，体积式太阳热能集热器的效率 为80 %，整体太阳热能发电系统的效率为40 %。
[008引 比较例：
[0089] 在太阳热能发电系统中，建立具有两具储热槽的一般储热系统，搭配使用面积式 太阳热能集热器及蒸汽满轮机（steam化rbine)发电。
[0090] 所述储热系统的高溫储热槽的溫度为565°C，低溫储热槽的溫度为290°C，只利用 烙融盐的显热（sensibleheat)来储热，不利用烙融盐的相变化储热。
[0091] 热传递流体使用66. 3%硝酸钢与33. 7%硝酸钟混合融烙盐，其烙点为22rC，烙 点溫度的潜热（221°C)为232MJ/m3,其中，M为106;
[0092] 在290°C~565°C工作范围下，储热系统的每立方米的储热量=烙融盐比热 (1.化J/kg°C1)X烙融盐密度 1870 化g/W)X巧65°C-290°C) = 823MJ/m3。
[0093] 该蒸汽满轮机的效率为34%，面积式太阳热能集热器的效率为57%，整体太阳热 能发电系统的效率为19. 5%，不超过20%。
[0094] 结果
[0095] 1.实施例1的储热量为3645MJ/m3,为比较例66. 3%硝酸钢/33. 7%硝酸钟融烙 盐显热储热方式（823MJ/m3)的4. 43倍。
[0096] 2.实施例3的储热量为3283MJ/m3,为比较例66. 3%硝酸钢/33. 7%硝酸钟融烙 盐感度储热方式（823MJ/m3)的3. 99倍。
[0097] 3.实施例2及实施例4的太阳热能发电系统，分别使用实施例1及实施例3的热 能储存装置时，发电效率分别达35. 4%及40%，高于发电效率不超过20 %的比较例。
【主权项】
1. 一种兼具热储及放热功能的热能储存装置，使用PCM材料储热及放热，包括一热效 应机构及两个以上集流分流罩体，其特征在于， 所述热效应机构包括一外部架构及一储热放热机构，其中， 所述外部架构，构成所述热效应机构的刚性架构，供所述储热放热机构设置于其内 部； 所述储热放热机构，由多个热储/热交换单元堆栈而成，每个热储/热交换单元由一热 储存板及一热交换板叠合制成，其中，所述热储存板设有多个并列管道槽，供PCM材料存放 其内；所述热交换板设有一组以上微管道群组，作为热传递流体的流动通道，每组微管道群 组由多个微管道单元并列构成，供热传递流体经过时与所述热储存板的PCM材料进行热交 换； 所述集流分流罩体，由一中空腔体及一管路构成，其中，所述中空腔体设于所述热效应 机构的储热放热机构外部，将所述储热放热机构的每个热储/热交换单元的微管道群组的 进口端或出口端笼罩在其内，且所述管路与所述中空腔体相通，作为输入或输出热传递流 体的管路。2. 根据权利要求1所述的兼具热储及放热功能的热能储存装置，其特征在于，所述 热储/热交换单元的热储存板的板厚为5~20mm，所述热储存板的管道槽的底部厚度为 0. 3~3mm及槽道宽度为5~20mm，且所述管道槽之间的槽道间隔为0. 3~3mm。3. 根据权利要求1所述的兼具热储及放热功能的热能储存装置，其特征在于，所述热 交换板设有两组分开的"Z"形微管道群组。4. 根据权利要求2所述的兼具热储及放热功能的热能储存装置，其特征在于，所述热 交换板的板厚为1~4mm，所述热交换板的微管道单元的管道深度为0. 5~I. 5mm、管道宽 度为I. 0~3. 0mm，且相邻微管道单元之间的最小壁厚为0. 3~I. 5mm。5. 根据权利要求2所述的兼具热储及放热功能的热能储存装置，其特征在于，所述热 交换板的微管道单元，以直径I. 〇~3. Omm的半圆形微管道为微管道单元。6. 根据权利要求1至5中任一项所述的兼具热储及放热功能的热能储存装置，其特征 在于，所述PCM材料选自碳酸锂、氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化镁、氟化钙、氧化钙、46. 5 % 氟化锂/11. 5%氟化钠/42%氟化钾混合融熔盐、80. 5%氟化锂/19. 5%氟化钙混合融熔盐 或66. 3%硝酸钠/33. 7%硝酸钾混合融熔盐的其中一种。7. 根据权利要求6所述的兼具热储及放热功能的热能储存装置，其特征在于，所述PCM 材料中添加石墨或金属。8. 根据权利要求6所述的兼具热储及放热功能的热能储存装置，其特征在于，所述热 能储存装置的储热温度达1200°C以上。9. 一种兼具热储及放热功能的热能储存装置，以并联或串联组合或以并联及串联组合 两台或两台以上权利要求1至8中任一项所述的热能储存装置构成。10. -种权利要求1至8中任一项所述的兼具热储及放热功能的热能储存装置，应用于 太阳热能发电系统中作为热能储存的用途。
【专利摘要】本发明公开了一种兼具热储及放热功能的热能储存装置，包括由多个热储/热交换单元堆栈而成的储热放热机构，每个热储/热交换单元由一热储存板及一热交换板叠合制成，其中，所述热储存板设有多个并列管道槽，供PCM材料存放其内，所述热交换板设有一组以上微管道群组，供热传递流体流过与PCM材料进行热交换；所述热能储存装置以单台或多台并联或串联或并联及串联组合使用。本发明的热能储存装置具备同时输入热能、同时吸取热能或一面输入热能一面吸取热能的功能，且储热温度达1200℃以上，应用于太阳热能发电系统中作为热能储存的用途，有助将整体太阳热能发电效率提升至达35～40％。
【IPC分类】F24J2/34, F28D20/00
【公开号】CN105115335
【申请号】CN201510479437
【发明人】连清宏, 朱光馨
【申请人】立昌先进科技股份有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月3日