[發明專利]用于發電廠功率的熱存儲器

有效

• 申請號: 201380024157.1
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN104303004B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: C.布魯休伯;H.奧特爾
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 任宇

技術領域

本發明涉及一種用于在蓄充狀態下存儲來自相對較熱的氣體的至少100MWh的熱能且在釋放狀態下向相對較冷的氣體放出此熱能的熱存儲器。此外，本發明涉及一種用于蓄充和釋放此熱存儲器的方法。

背景技術

用于由發電廠功率存儲大量熱能的熱存儲器典型地用作季節性存儲器以中間存儲來自能量生成的多余能量。因此，從經濟性方面的考慮，可能希望的是將在峰值負載時間之外產生的多余能量以熱力學形式進行中間存儲。多余能量可從常規發電中獲取，或也可通過再生能量產生尤其是通過太陽能高溫能量生產來提供。

從DE?10?2004?019?801?A1中例如已知，通過氣體-沙換熱器中間存儲來自相對較熱的氣體的熱能。熱傳輸在此在具有與氣體入口和氣體出口連接的多孔的井壁的井內進行。在井內布置了沙行程，這保證處在其內的沙以可調節的速度運動通過井。在氣體-沙換熱器的運行中，熱氣體通過多孔井壁流入到填充以沙的空間內且通過直接的熱接觸將熱能部分地傳輸到沙顆粒。然后，這樣加熱的沙可以以合適的方式儲存且供給用于例如熱回流應用的時間上隨后的取熱使用。

但此熱存儲器的缺點是此設備的相對昂貴的運行，因為沙在獲取熱能時也必須被重新處理，以將熱能傳輸到流動介質。此外，與熱存儲介質相比，僅可向沙傳輸相對少的熱量，即考慮到相對高的損失功率。另外的缺點是從現有技術中已知的此設備具有可運動的機械部分，這可能是易損的且因此可能需要很大的維護成本。此外，這導致不希望的停機時間且因此導致此設備的運行商方面財務的損失。

從現有技術中已知的熱存儲器的另外的缺點在于其用于實現足夠的隔熱的高成本。恰好在與典型地存在的環境溫度相比相對高的溫度水平(>100攝氏度)下存儲熱能，用于提供充分隔熱的成本已證實是較高的。因為此外用于存儲來自發電廠功率的多余能量的熱存儲器在尺寸上相對大，所以時常于實現足夠的隔熱的成本因此是顯著的，無論熱存儲器可否經濟地運行。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題是提供一種合適的熱存儲器，所述熱存儲器可實現季節性存儲發電廠產生的多余能量，但避免了現有技術中已知的缺點。尤其是，本發明的技術問題是建議一種熱存儲器，其用于提供充分的隔熱的成本不使得經濟的運行成問題。

本發明所基于的技術問題通過一種根據權利要求1的熱存儲器以及通過一種根據權利要求13的此熱存儲器的運行方法解決。

尤其是，本發明的技術問題通過一種用于在蓄充狀態下存儲來自相對較熱的氣體的至少100MWh的熱能且在釋放狀態下向相對較冷的氣體放出熱能的熱存儲器解決，所述熱存儲器具有用于在蓄充狀態下引入氣體的至少一個具有流入開口的流入面，以及用于在向粒狀熱存儲介質散熱后導出氣體的至少一個具有流出開口的流出面，其中流入面至少局部區段形成被流出面尤其是完全包圍的通道，且其中在流入面和流出面之間限定了其中布置粒狀熱存儲介質的中間空間。

在此且在下文中，熱存儲介質的顆粒性理解為所述熱存儲介質可灌注但同時給氣體提供了足夠的中間空間以被氣體流過。此外，顆粒性在顆粒的尺寸分布方面不應受到限制。從優選的實施形式的角度考慮，單獨的顆粒的形狀和體積分布是任意的。但根據本發明，關鍵的是單獨的顆粒的形狀和體積分布足以使得氣體流在單獨的顆粒之間通過。此外，此氣體流動必須可足夠大，以便可在熱存儲器內儲存希望的熱能。

此外，本發明的技術問題通過一種用于蓄充和釋放此熱存儲器的方法解決，其中為蓄充熱存儲器使相對較熱的氣體流入到通道內，使得所述氣體流過流入面的流入開口且在其向流出面的流出開口的行程中將熱量釋放到粒狀熱存儲介質，其中氣體作為相對較冷的氣體從流出開口流出且從熱存儲器導出，且為釋放熱存儲器使相對較冷的氣體通過流出開口流入，所述氣體在其通過粒狀熱存儲介質的行程中從粒狀熱存儲介質吸熱，且在從流入面的流入開口離開之后作為相對較熱的氣體可供使用。

由發電廠所產生的多余能量應因此根據本發明通過氣態熱傳輸介質傳輸到合適的固態熱存儲介質。熱傳輸介質可通過不同的方式獲得以其傳輸的熱量。因此可構思使得氣態熱傳輸介質從排氣中獲取，且因此將多余的過程熱例如燃燒過程熱傳輸到熱存儲介質。也可構思使得待存儲的熱能來自次級生成過程，例如用于熱生成的壓縮機過程，其中此生成過程本身以多余能量供給。

根據本發明，熱存儲器應適用于存儲至少100MWh的熱能。此類大量的能量典型地僅與通過發電廠產生的功率相關，所述發電廠也處于本發明的使用領域中。