蓄能技术

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摘要：‘1 o8 o年《节能技未》、，第5期……一—二一一一————————————————————————————————————‘————————●————一● t’●L蓄、能技

‘1 o8 o年《节能技未》、，第5期……一—二一一一————————————————————————————————————‘————————●————一● t’●L蓄、能技术 l，．【日】神本正行+攀枝花矿务局-．刘索炎＼本文介绍5j电力有关的新的能量贮存方、法的研究现状，砭其展望。．一、各种能量贮存方法●1．热能贮存热锥贮存一仃利用物质温变上升的显热，蓄热和伴随物质相变的潜热蔷热戢显热蓠、＼热是基本确立的技jR，如：广泛应用的热水器；fI}蒸汽锅炉(图i)。显热蓄热时，一为增大蓄热密度，必须取大温差。例如：热、水器以50k温差贮存能蹙，每蝇充其量为、，‘50kJ。，A主体一-iHlt’l蒋膏蘩^递止嗣珏保薯掰辩．，r。-．．I；承位话、；。tj，．一C德蕾麓0缋永管．，．D入口一蒸汽逆止舅K接气爨?，、。，’E燕代妒釜番。。。4 t氟楚菇：-5；、F蒸黄喷囊、1‘■M群葫繁p： j、G循嚣饪，一．j一，F’”．’+。融1’蒸I-‘警冁鼍汞锈、，P-．7． f—t●I另外，潜热蓄热是伴随物质褶变以潜热而贮存热能的。例{使物质凝固取燕，●●，44·4下，存在着具有200"、,1000kJ／kg蓄热密度的物质。作为潜热蓄热材料c曼clz·6HzO和Na。SO。·lOHp等无机水和盐，有很长研制的历史，研究出解决过冷却和相分离问题的手段，最近正在地面采暖和温室实用．(网2)。关于’高温域，研制用形状稳定高密度的聚乙烯30Wkh级的蓄热装置、(130℃左右]：阼)。在其以上的温度域，几乎所有的备选材料都是熔融盐，现正处于研制阶段。因’港热蓄热通常响应不良，还须想法改善传热特性。┏━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━┓┃┃一…0n0一┃┃┃┃ j～：k地板Gmm┃┃┃┃；／l，无"【质‘敷6 m．m‘┃广地_|牙┃┃，┃弭i麓襟滟┃┃┃'一┃J，· t┃┃┃I／┃，I，．．型)mm一，┃彳■┃┃一—。——┃┃┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━┫┃徽┃。‘鲸麓蒸，绝删┃料：-smm‘┃┣━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━┫┃．菠毫．套《鼍。曩．≥┃┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛●^圈2用漕热蓄热曲擅面采暖房她板犄遗匪确‘笔者提出壤踪普避水炉负载运转的熔融盐潜热蓄热酶建议(图3)。这个系统在非峰值时，，将抽出蒸汽导入潜热蓄热器贮存热能。峰值时将咏通过潜热蓄热器，以蒸汽导入汽轮发电机发电，这样可诃整无法控制的核反应输出。，2．’化学能贮存， i。’‘‘}， r、、一河?连弧一m一黜给水加热豁 l俘、发也帆图3用烯融盐潜热蓄热对普通火炉跟踪运转电池如图4所示，以能使钠离子移动的∥”氧化铝为电解质，活物质Na和Na。sx反应。此外，锌一溴电池，锌一氯电池；氧化还燎流动型电池，因从电池主体(流动型电解槽)外部供给活物质，叫做流动型电池。。与以前电池概念不同，呈现化学设备的样子。例如：氧化还原流动型电池，放电时如图5所示。用泵将罐内贮存的虎电状态的 cr2+离子((氯化物的盐酸酸性溶液和Fcs+型电┏━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━┓┃┃┃┃┃氧化还原流动┃┃┃项目～～电池┃钠·硫黄电池┃锌氯电池┃锌·澳电池┃┃铅蓄电池┃┃┃┃┃┃型电池┃┃┣━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━┫┃睦电反应┃Na+S：Na2Sx┃Zn+CI22ZnCl2┃Zn+Br2：ZnBr2┃Cr2+‘Fe3+┃Pb+PbO2┃┃┃┃┃┃2Cr3+Fe2+┃+H2SO4┃┃┃┃┃┃┃2PbS04+H20┃┃匣论能量密度(?／kg)I┃2．8l(780)┃2．98(28'2)┃1．54(4．28)┃0．37(103)．┃0．60(167)┃┃(wh／kg)’┃┃┃┃┃┃┃FF路电压(V)。┃2．1┃2．1’┃1．8┃1．1┃2．1┃┃曼应物质(负极／正极)┃qa(液)／S(渣)┃Zn(固(／CI2(气)┃Zn(固)．／Br2(气)┃Cr2+(淮)／Fej+┃Pb(固)／PbO(圈)┃┃┃┃┃┃(灌)┃┃┃曼应物质利用率┃85％┃100％┃。t00％┃80～90％┃30％┃┃电解质 t┃固体电解质t┃．ZaCh水溶液┃ZnBr2水溶液┃，HCl水溶液┃H2SQt水溶辛茛┃┃┃(B一氧化铝)┃E┃(CKl添加)┃┃┃┃珈作温度(K)，(。C]┃573～'623·^┃293—。323(20～50)┃293～023(Z0～50)┃313—一353(40—一80)┃278—328(5～50)┃┃┃(390～350)┃(氯跫存槽温度┃┃┃┃┃曙源价梧’┃┃278，，288(3～15]》┃┃●┃┃┃┃┃┃┃┃-┃┃E-他‘课题等)┃·温度控翻，热管┃·‘电解液循环系┃·电解液循环-系┃·氧化遂原水溶液┃铅┃┃┃理┃(氯贮存系在其┃(溴化物贮存I伍┃循环系┃·100年以上历史，┃┃┃·金．属钠之类的安┃中)┃其中)┃·盐酸的环境对镣┃有最稳定性能┃┃┃全对策‘┃-．温度控制’┃·溴的寰垒对策┃·遁予周问电力贮┃┃┃┃·完全封闭型┃·氯舳安全对策。┃·分离器钧研稍┃，存用。1┃┃┃┃┃·电压特性良┃┃·适于自然能量贮┃┃┃┃┃┃┃存┃，┃┗━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━┛·45·电池显苦特性是采用微型组件。因此，没有规格限制，易于增设，可用任意规格。响应快，适于多种领域。因电池是直流设备，为和系统联系虽必须直交变换，但与此相反，其优点是系统侧故障不影响电池侧。上述各种新型电池因理论能量密度高、成本低，所以作为下述贮存电能继续研究，研制材料要掌握成本低这个关键。化学热气泵，将热能变为化学能贮存，以热能放出，是通过多次组合反应，凭借蓄热、升温、冷冻、增热功能进行的。图6化学热气泵例贮存热能的种类有多种，如图6所示。讨论了多种反应，Ca(OH)2和甲醇盐(CaCl2·2H。OH等)、’水和盐、氢化物、铵盐热分解反应等。虽理论密度很高，但因提高热交换性能，实际能量密度现为数百kJ／kg以下。贮存夜问剩余电力，日间利用的技术，二[技院正柏：研制铯计划过热泵能量集成系统。3．力学能贮存‘I司步惯性电路是贮存旋转体运动熊量的，系统构成如图7。用离合器断开或接通电动棚。为保持一定频率用频率变换器等。，为防止摩擦损失，将旋转箱抽成真空。设旋转体蓄能为U，如以旋转体的惯性矩f和角速度02表示，!J!|jU=loJ2：因此，为增大贮存能量，可增大惯性矩和提高转数。因受材料强度限制，能量密度也自然受到限制。从·46·+乜力系统频j}i变换器等1 l———T一——一辅入、{ jfiojI；能¨～———-』————一]l发I乜l也功丰Jl}i负空密圭儿空谢玎‘—＼jIllIf、=图7．飞轮贮存电力系统构成‘强度上看，可认为石墨纤维和玻璃纤维强化的塑料为好。-以小规模汽车实用化为例，很大的轮子是不现实的。大容量贮存时，必须组合成多数的飞轮微型组件，优点是受场所限制小，可按负载分散配置。今后，希望进一步提高效率。抽水发电站有很长的历史，现在也是用以贮存电力最好的设备，同时，也是现在最大的贮能设备。因此，也在寻求其他贮存电力的贮能设备，使其和抽水发电滔有同样的效率和经济性。设汲上的水贮存能量为U，水的质量为M，重力加速度为g，则：U=gM’H最近有增加扬程H的倾向，已有500m以上的扬程，效率为70％。抽水发电站必需有贮存汲上水的上部池和组成汲水的下部池。通常将自然湖沼设置为上部池和下部池。可考虑海为下部池而设置在上部池的抽水发电站和利用海为上部池在地下设置下部池的地下抽水发电站。1压缩空气贮存，是将压缩空气贮存于地下岩盐层和硬质地层建成的空洞内。设可出入的压缩空气的能量为U，压力为P，体积为矿，则．，U=P彳V(定压型)或了％U=彳P∥(定容型)(图8)‘疋№掣’‘定符’铧’图8压缩空气贮存系统构成1978年完成的西德冯德鲁卜发电站，用60MW压缩机压缩空气，贮存于深度为600●800m的空洞(m3X2)，压力约为70kg／cm2。。有这样的例子，可贮存大容量的压缩空气，美国阿拉巴马州把100MW的设备在岩层进行了具体的研讨。‘因包括有燃烧器等热机，负载响应性有若干恶化。我国(指日本——译者注)是否实用，’经济环境是否可能将成为关键。、L，4．i电磁能贮存’，“电磁能贮存，可考虑用电容器和超导磁石。’电容器贮能以下式表示：1．，U=÷CV2’能量密度最高为500J／m3，不适于通常的电力贮存，其特征是应答性极为迅速。ni于核聚变等离予研究等，可认为甚至今后也都用‘j二特殊目的。超导电力贮存的原理，是用电阻为零的超泞线作为磁石通以．永久电流，．必要尉连接负载输出电力(图9)。因无电阻，贮存中不减少能瞧。以U淡示贮存能量，L表示电感，』袭示电流，则U。=之一Lf‘·A图9超导电力贮存系统构成统如提高电流值，能量密度上升。一般，超导体流过电流，置于强磁场中，．则超导性能变坏。因此，实际上用予大规模贮能目的，必需巨大的磁石，巨大磁石的最大问题是保持电磁力。产生5T的磁场，就会有100气压的电磁力作用于磁石。为了经济地解决，可考虑利用地下基岩。用于通常贮存电力目的，必需比现在超导设备的规模大得多。此外，为使系统稳定，可考虑进行脉冲电力贮存。此时，对于数百万kW的系统，若有数十凹，的贮能设备可说是充分的。最近发现的氧化物高温超导体，因不需氨这种昂贵的制冷剂，可望得到更广泛地应用。为达到电力技术的应用阶段，必须解决很多技术问题，如提高临界电流等。为此，要继续积极研制。：、能量贮存装置的性能和评价．各贮能方法的特征虽已简单述及，但为了详细评价贮能装置的性能，有必要从下述观点进行讨论。效率、负荷应答性、贮能密发、输出密度，寿命、操作，安全性，对j濠系统的弹。性、建设期问和超前期间经济性的评价。可比较建设费的年折旧费和运转维修费的币¨。如将建设费C。分为输出费用C，和贮存容量费用C。，则；一●●-C。=Cp+C。·丁．式巾r为贮存时问。闻10为一乜力贮存法和各种贮能法建设费的比较。与现有发电站竞争4若抽汽II的数量有两个以上时，抽汽管置间最好装有阀门切换装置，以便根据外界气温不同调正供热捕汽量和供热抽汽参数，，控制烈嘲的给水温蹬。’由于各段摘，汽参数不同，一般每段抽‘汽需单独设置一个换烈器，热网水柑继通过各换热器进行加热供给热用卢01换热器中摘汽的凝结水要送回劐除氧器或冷凝器热井中。为了确保停机或在最大抽汽量不能满足热用户供热要求时|；{j供热，加设新蒸汽管引入到笫‘一段抽汽加热器中作为备用1或j溺峰时谯府j t…i5 l47j，拙汽供暖改造方案一般用乎既安长年保持供电又要冬季保证供热的机组。与恶化真空供暖第一方案比较，汽轮机转子结构都没作变动，因而改造方便，安全可靠，但增设了采暖换热没备，需在汽缸量打孔或扩孔抽汽并通过堵喷咀的方法实测蔺足供热要隶的抽汽参数和}|li汽量，改造技术要复杂些，改造赞用也高一些。。’赵一改造方案特点在于随外界温度变化，热负荷要求不同，抽汽供热机组能及时进行调：正供热量，而对全机效率影响较小I、并不受“以热定电’’的限制。，保持机组在满爿荷下运行，具有良好的社会经：济效益。‘-‘。，!一、，。rI兰．．结’论将小型高耗能凝汽式汽轮机组改造成热电联产的机组是小型火力发电厂书能技术改造的有效途径，是其生存发展的必行之路。!在具体改造方案中，对如需长年供电，冬季又需供热采暖的小型机组采用结构原封不动的恶化真空供热方案是简单、易行。方案，如长年对供电要求较高，冬季又需供热的中型机组，采用抽汽供暧方案也是较好的方案l如是闲置的小型机组，只在冬季用来热电联供运行，7采用堵部分喷咀恶化真空的方案具有较高的全机内效率，既满足供热需要又能多发电，能源利用是最合理。的。^～^V叶———V叶^～—个坩——丫■?一。、?^………一…WW…叶(上接第14页)一-‘≯、、．好。采用西76。的管孑难以满足通风戳而l：匕的豫求。≯38的管予最好用在直径小于0．6'mil7,j炉排上，且应选取合适的长度比(参考表4)。3．炉撵直径越大，越应通过长度比来控制’热管王作温度∥不要使其过低。4．采用过小州‘长度比，如墩I=】’／301／4，．企图使热管．工作温度(压力)不致过。高而达到热管炉排安全工作的目盼，这种思路社不全面昀b毒因妄鼬、排热管的热负j萄较大，应该十分注意防止其超过携带极限+(对此，恰恰是采用较大长度比、适当提高热管工作温度反而有利)。． z i； i5．．本文涉及的一些数据，不如定足够准确，如将伸入锅炉水中冷却段的传热系数取为矗c=3kW,／(m2·℃)0’因此厉催绪论仅供参考．。．但是，。本文无疑提供。i比较全丽地分析这一问题的方法。?……。……；。：…rI。．k．昏．饕lJ．_…。k……一』-：_…，……．．．…………．……：：．!一筻：…蔓…：：I…!……………、池接第48贾∥“‘i。，≯’≯’．F；，_～，“卜I。…’：。3．‘t1．1∞．。一‘。’。该电力贮存系缆；：澜警寐实用时，前捷是瞒足下面条件。1．‘”≯!。’：3，t4}’．．：撕、1．、经-济性≯釉捕水发龟站向《或以止：。．‘，．r一。、-l。÷．!卜．1‘7’诧：-设置场辩≯可以设置在城市内或城市附近。 i．I哆j’i遇0设置面积盼同发堪站或以下。’㈠“+。’'’：-…．一。“。≯j：V渡穗艨炙箱嗨泊·日本婚龟设工业》88年B月9号)1，_。!沁5一∥j，一×，。¨、．’‘点{‘，i¨。；，r“…‘’’，，22、。_强．。∽，●垮i}调：

文章来源：《中国电力教育》 网址: http://www.zgdljyzz.cn/qikandaodu/2021/0416/1196.html

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