[發明專利]一種以蒸汽為工作介質的儲熱設備的性能測試系統

有效

• 申請號: 202010093415.3
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111307479B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 王亮;盛勇;陳海生;付文秀;林曦鵬;謝寧寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 北京鍾維聯合知識產權代理有限公司 11579
• 代理人: 原春香

本發明公開了一種以蒸汽為工作介質的儲熱設備的性能測試系統，可以對以蒸汽為介質的儲熱設備的儲熱性能進行性能測試實驗與評估。該系統由電蒸汽發生器、電過熱器、換熱器、數據采集與控制系統、被測設備、泵閥組件和狀態參數測量儀器等組成。該系統可以實現不同規模和工況參數的高溫蒸汽儲/釋熱條件，模擬工業余熱等非穩態的熱能工況，并能滿足壓縮空氣儲能系統中的儲熱關鍵部件研發與測試。

技術領域

本發明屬于儲能與熱能儲存領域，涉及一種以蒸汽為工作介質的儲熱設備的性能測試系統，可以對以蒸汽工作為介質的儲熱設備的儲熱性能進行性能測試實驗與評估。該系統可以實現不同規模和工況參數的高溫蒸汽儲熱/釋熱條件，模擬工業余熱等非穩態的熱能工況，并能滿足壓縮空氣儲能系統中的儲熱關鍵部件的研發與測試。

背景技術

儲熱是解決可再生能源波動性和不穩定性、傳統電力系統削峰填谷和工業余熱回收利用的關鍵技術。高溫蒸汽是傳統發電循環和工業余熱利用的重要工質。如太陽能熱發電中，太陽能集熱器把收集到的太陽輻射能經熱交換器轉變為過熱蒸汽，用傳統的電力循環來產生電能，具有技術成熟，發電成本低和容易與化石燃料形成混合發電系統的優點。但是由于太陽能的晝夜間斷性以及由于多云陰雨而造成的不穩定性能量等一系列問題，對太陽能光熱發電系統電力的平穩輸出產生了很大的影響。因此在太陽能熱發電系統中設置蒸汽蓄熱裝置是有效的方法之一。如工業存在大量的高溫余熱廢熱，高溫蒸汽是其主要工質之一，但是由于其間歇性的特點難以直接利用，因此將不穩定的工業蒸汽余熱存儲起來、再穩定的輸出是工業余熱利用的關鍵技術。

此外，高溫蒸汽儲熱技術也可用于壓縮空氣儲能領域，壓縮空氣儲能是利用低谷電力通過壓縮機把空氣壓縮到一定壓力儲存在儲氣罐中，并在用電高峰期間高壓空氣通過膨脹機進行發電。為了能進一步提高系統的效率，可以將壓縮熱轉化為高溫蒸汽并將其熱能儲存起來，待發電時通過熱量傳遞給高壓空氣，提高膨脹機入口溫度，從而提高系統效率。因此需要對高溫蒸汽儲熱裝置進行設計研發與實驗評估，然而現有技術中并沒有大功率高溫蒸汽儲熱實驗系統。因此迫切需要高溫蒸汽儲熱實驗系統對新型高溫蒸汽儲熱裝置的研發與檢測提供必要的實驗平臺。

發明內容

針對現有技術的上述缺點和不足，本發明提出了一種以蒸汽為工作介質的儲熱設備的性能測試系統，可以對以蒸汽為工作介質的蓄熱設備的儲熱性能進行性能測試實驗與評估。該系統可以實現不同規模和工況參數的高溫蒸汽儲熱/釋熱條件，模擬工業余熱等非穩態的熱能工況，并能滿足壓縮空氣儲能系統中的儲熱關鍵部件的研發與測試。

本發明為解決其技術問題所采取的技術解決方案是：

一種以蒸汽為工作介質的儲熱設備的性能測試系統，用于對以蒸汽為工作介質的儲熱設備的儲熱性能進行性能測試實驗與評估，所述系統包括儲液罐、泵、電蒸汽發生器、電過熱器、被測儲熱設備、冷卻換熱器、集液器、調溫換熱器、數據采集與控制單元，其特征在于，

所述儲液罐的出口通過管線經所述泵與所述電蒸汽發生器的進口連通；

所述電蒸汽發生器的出口分為兩路，一路通過管線經所述電過熱器與所述被測儲熱設備的第一進口連通，另一路通過管線經所述調溫換熱器與所述被測儲熱設備的第二進口連通，且所述電過熱器、調溫換熱器的進口管線上均設有控制閥門；

所述被測儲熱設備的第一出口、第二出口分別通過管線經所述冷卻換熱器與所述集液器連通，且所述被測儲熱設備的第一出口、第二出口管線上均設有控制閥門；

所述被測儲熱設備的第一進口、第二進口、第一出口及第二出口管線上均設有流量計、溫度傳感器和壓力傳感器；

所述數據采集與控制單元，至少與所述泵、電蒸汽發生器、電過熱器、以及設置在各管線上的流量計、溫度傳感器、壓力傳感器和控制閥門通信連接，各所述流量計、溫度傳感器、壓力傳感器分別將所采集到的流量、溫度、壓力信息傳輸至所述數據采集與控制單元，所述數據采集與控制單元根據所接收到的流量、溫度、壓力信息，并根據測試條件，對所述泵、電蒸汽發生器、電過熱器以及各所述控制閥門進行控制；