[發明專利]一種儲熱實驗系統及其控制與檢測裝置

有效

• 申請號: 202010290180.7
• 申請日: 2020-04-14
• 公開（公告）號: CN111413126B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 王亮;林曦鵬;陳海生;梁志松;字進遠;彭瓏
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所;國家能源大規模物理儲能技術（畢節）研發中心
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;F28D20/00
• 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

本發明公開了一種儲熱實驗系統及其控制與檢測裝置，可以實現針對儲熱系統與儲熱裝置實驗過程的控制與性能檢測。該裝置由參數測量模塊組、信號轉換模塊組、計算單元模塊、分析檢測模塊、存儲單元模塊和控制模塊組等組成。該裝置可以實現針對不同規模和工況參數的儲熱系統與儲熱裝置實驗與運行過程中各種狀態參數的快速、高精度控制和性能檢測與診斷，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

本發明屬于熱能儲存與控制交叉領域，涉及一種儲熱實驗系統及其控制與檢測裝置，該控制與檢測裝置可以針對儲熱實驗系統中不同規模和工況參數的儲熱裝置在實驗與運行過程中各種狀態參數的快速、高精度控制和性能檢測與診斷，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。

背景技術

儲熱技術是以儲熱材料為媒介將太陽能光熱、地熱、工業余熱或低品位廢熱等熱能儲存起來，在需要的時候釋放，力圖解決由于時間、空間或強度上的熱能供給與需求之間不匹配、提高系統能源利用率的關鍵技術。儲熱技術能夠有效提高能源綜合利用水平，對于電網調峰、太陽能熱利用、工業余熱回收和建筑節能等領域都具有重要的應用價值。

大規模儲熱技術在傳統電力系統、可再生能源和工業余熱回收利用等領域具有非常重要的作用。然而目前相對于需求的快速發展，新型大規模儲熱技術的發展速度較為緩慢。其主要原因之一在于大規模儲熱單元或系統接入原有熱能系統之前，需要開展大周期、全功率的示范運行驗證與性能檢測研究。因此需要適合非穩態的大規模儲熱系統控制和檢測裝置，應用于大規模儲熱實驗與檢測平臺，滿足大功率、高溫壓范圍、快響應和高精度的要求，以精確獲得大尺度儲熱單元內部的流動傳熱機理和儲熱單元性能，為突破大規模儲熱系統的關鍵技術提供必要儀器設備，為可再生能源與大規模儲熱的集成控制與聯合運行技術等提供有力的支持。

發明內容

針對現有技術的上述缺點和不足，本發明提出了一種儲熱實驗系統及其控制與檢測裝置，該控制與檢測裝置可以針對儲熱實驗系統中不同規模和工況參數的儲熱裝置在實驗與運行過程中各種狀態參數的快速、高精度控制和性能檢測與診斷，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。

本發明為解決其技術問題所采取的技術解決方案是：

一種儲熱實驗系統，至少包括一高溫工質存儲單元、一低溫工質存儲單元和一被測儲熱裝置，其特征在于，

所述高溫工質存儲單元的出口管路經并聯的第一支路和第二支路與所述被測儲熱裝置的進口管路連通，其中，所述高溫工質存儲單元的出口管路上至少設置一流體驅動元件，所述第一支路上至少設置一控制閥門和一加熱器，所述第二支路上至少設置一控制閥門和一冷卻器，所述被測儲熱裝置的進口管路上至少設置一流量計、一壓力傳感器和一溫度傳感器；

所述被測儲熱裝置的出口管路經一控制閥門與所述低溫工質存儲單元的進口管路連通，其中，所述被測儲熱裝置的出口管路上至少設置一壓力傳感器、一溫度傳感器和一流量計，所述低溫工質存儲單元的進口管路上至少設置一冷卻器，

所述被測儲熱裝置的內腔中布設有多個溫度傳感器，用以測量所述被測儲熱裝置內部的溫度分布，所述被測儲熱裝置的外壁上至少設置一熱流傳感器，用以測量所述被測儲熱裝置外壁散熱的熱流。

優選地，所述高溫工質存儲單元為一高溫工質儲罐，所述低溫工質存儲單元為一低溫工質儲罐或外界環境，所述流體驅動元件為泵、壓縮機或風機的一種或多種的組合。

優選地，所述被測儲熱裝置內腔中的多個溫度傳感器，沿流體流動方向間隔布置在所述被測儲熱裝置的內腔中。

本發明還提供了一種上述儲熱實驗系統的控制與檢測裝置，用于對所述儲熱實驗系統的實驗過程進行控制，并實現對其中的被測儲熱裝置性能進行檢測，所述控制與檢測裝置包括參數測量模塊組、信號轉換模塊組、計算單元模塊、分析檢測模塊和控制模塊組，其特征在于，