一种新能源电力储存系统及其使用方法

1.本发明涉及新能源电力储存技术领域，具体涉及一种新能源电力储存系统及其使用方法。


背景技术：

2.新能源(ne)又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
3.光伏发电的大规模开发和利用，供电和用电的矛盾将进一步加剧。虽然这种矛盾可以通过加强电源和电网建设进行解决，但是这将导致发电、输电和变电设备的利用效率大大降低，并严重影响一次能源利用的效率和电厂运行的经济性。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术存在的光伏发电的大规模开发和利用，供电和用电的矛盾将进一步加剧。虽然这种矛盾可以通过加强电源和电网建设进行解决，但是这将导致发电、输电和变电设备的利用效率大大降低，并严重影响一次能源利用的效率和电厂运行的经济性的问题，提供一种新能源电力储存系统及其使用方法，该新能源电力储存系统及其使用方法具有以绿色、高效、灵活和可靠作为建设目标，在提高电能质量和供电可靠性方面可发挥重要的作用的效果。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新能源电力储存系统及其使用方法，包括以下步骤：
6.步骤一：碱性混合盐相变材料中的碱类化合物比热容高、熔化热大，稳定性好，而且高温下蒸气压力很低，价格也很便宜，因此是种较好的中高温储能物质；
7.步骤二：无机盐高温相变储能材料已研究过的有nh4scn和khf2，等物质，其中khf，的熔化温度为196℃，熔化热为142kj/kg；nh，scn从室温加热到150℃发生相变时，没有液相生成，而且相变热较大，相变温度范围宽、过冷程度轻，稳定性好、不腐蚀；
8.步骤三：复合型高温相变储能材采用多种无机物相变储能材料组合而成，可以有效克服单一的无机物相变储能材料存在的缺点，完善材料的应用效果拓展应用范围，目前研究的有na2co
3-baco3/mgo，na2so4/sio2和nano
3-nano2/mgo三种；
9.步骤四：相变储能是一种利用材料在相变是吸收热或放出热来储能或释能的蓄能方式，相变材料可以是有机的也可以是无机的；
10.步骤五：超导储能(smes)采用超导体材料制成线圈，利用电流流过线圈产生的电磁场来储存电能，由于超导线圈的电阻为零，电能储存在线圈中几乎无损耗，储能效率高达95％。
11.优选的，在步骤一中，例如naoh在287℃和318℃均有相变，比潜热达330j/g，在美国和日本已试用于采暖和制冷方面，固-液无机盐高温相变材料中的混合盐类化合物熔化
热大，熔化时体积变化小、传热较好。
12.优选的，在步骤一中，特别是可以根据需要把不同的盐配制成相变温度从几百摄氏度至上千摄氏度的储能材料，熔融温度可调有利于应用领域的开拓。
13.优选的，步骤二中的无机盐高温变相储能材料一种很有发展前途的储能材料。
14.优选的，在步骤三中，目前已研究的无机盐高温复合相变材料主要有金属基/无机盐相变复合材料、无机盐/陶瓷基相变复合材料和多孔石墨基/无机盐相变复合材料。
15.优选的，在步骤三中，其中金属基/无机盐相变复合材料中的金属基主要包括铝基(泡沫铝)和镍基等，储能材料主要有各类熔融盐和碱，无机盐/陶瓷基相变复合材料由多微孔陶瓷基体和分布在基本微孔网络中的相变材料(无机盐)复合而成，毛细管张力作用可以使无机盐熔化后保存在微孔内，在蓄热过程中可以同时利用陶瓷基材料的显热和无机盐的相变潜热，蓄热温度随复合的无机盐种类可以在为450～1100℃范围变化，无机盐/陶瓷机复合储能材料的概念是20世纪80年代末提出的。
16.优选的，在步骤三中，na2so4/sio2的相变潜热和比热容最大，相变温度也比另两种高得多，因此使用范围更加广，多孔石墨基/无机盐相变复合材料利用天然矿物本身具有孔洞结构的特点，经过特殊的工艺处理与相变材料复合，如膨胀石墨层间可以浸渍或挤压迷熔融盐等相变材料。
17.优选的，在步骤五中，超导储能装置结构简单；没有旋转机械部件和动密封问题，因此设备寿命较长；储能密度高，可做成较大功率的系统；响应速度快(1～100ms)，调节电压和频率快速且容易。
18.与现有技术相比，本发明提供了一种新能源电力储存系统及其使用方法，具备以下有益效果：
19.本发明以绿色、高效、灵活和可靠作为建设目标，电能储存技术是实现这一目标的重要措施之一，在提高电能质量和供电可靠性方面可发挥重要的作用。电能储存技术的削峰填谷能力，是发电能力不稳定的风能、太阳能等可再生能源大规模并网的技术前提，应用电能储存技术实现调峰，可以减少在尖峰负荷时使用石油天然气调峰发电等昂贵资源的消耗，提高电力系统的经济性，同时最大限度地节约能源和保护环境。
具体实施方式
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.本发明提供一种技术方案：一种新能源电力储存系统及其使用方法，包括以下步骤：
22.步骤一：碱性混合盐相变材料中的碱类化合物比热容高、熔化热大，稳定性好，而且高温下蒸气压力很低，价格也很便宜，因此是种较好的中高温储能物质；
23.步骤二：无机盐高温相变储能材料已研究过的有nh4scn和khf2，等物质，其中khf，的熔化温度为196℃，熔化热为142kj/kg；nh，scn从室温加热到150℃发生相变时，没有液相
生成，而且相变热较大，相变温度范围宽、过冷程度轻，稳定性好、不腐蚀；
24.步骤三：复合型高温相变储能材采用多种无机物相变储能材料组合而成，可以有效克服单一的无机物相变储能材料存在的缺点，完善材料的应用效果拓展应用范围，目前研究的有na2co
3-baco3/mgo，na2so4/sio2和nano
3-nano2/mgo三种；
25.步骤四：相变储能是一种利用材料在相变是吸收热或放出热来储能或释能的蓄能方式，相变材料可以是有机的也可以是无机的；
26.步骤五：超导储能(smes)采用超导体材料制成线圈，利用电流流过线圈产生的电磁场来储存电能，由于超导线圈的电阻为零，电能储存在线圈中几乎无损耗，储能效率高达95％。
27.本发明中，优选的，步骤一中，例如naoh在287℃和318℃均有相变，比潜热达330j/g，在美国和日本已试用于采暖和制冷方面，固-液无机盐高温相变材料中的混合盐类化合物熔化热大，熔化时体积变化小、传热较好。
28.优选的，步骤一中，特别是可以根据需要把不同的盐配制成相变温度从几百摄氏度至上千摄氏度的储能材料，熔融温度可调有利于应用领域的开拓。
29.优选的，步骤二中的无机盐高温变相储能材料一种很有发展前途的储能材料。
30.优选的，步骤三中，目前已研究的无机盐高温复合相变材料主要有金属基/无机盐相变复合材料、无机盐/陶瓷基相变复合材料和多孔石墨基/无机盐相变复合材料。
31.优选的，步骤三中，其中金属基/无机盐相变复合材料中的金属基主要包括铝基(泡沫铝)和镍基等，储能材料主要有各类熔融盐和碱，无机盐/陶瓷基相变复合材料由多微孔陶瓷基体和分布在基本微孔网络中的相变材料(无机盐)复合而成，毛细管张力作用可以使无机盐熔化后保存在微孔内，在蓄热过程中可以同时利用陶瓷基材料的显热和无机盐的相变潜热，蓄热温度随复合的无机盐种类可以在为450～1100℃范围变化，无机盐/陶瓷机复合储能材料的概念是20世纪80年代末提出的。
32.优选的，步骤三中，na2so4/sio2的相变潜热和比热容最大，相变温度也比另两种高得多，因此使用范围更加广，多孔石墨基/无机盐相变复合材料利用天然矿物本身具有孔洞结构的特点，经过特殊的工艺处理与相变材料复合，如膨胀石墨层间可以浸渍或挤压迷熔融盐等相变材料。
33.优选的，步骤五中，超导储能装置结构简单；没有旋转机械部件和动密封问题，因此设备寿命较长；储能密度高，可做成较大功率的系统；响应速度快(1～100ms)，调节电压和频率快速且容易。
34.本发明以绿色、高效、灵活和可靠作为建设目标，电能储存技术是实现这一目标的重要措施之一，在提高电能质量和供电可靠性方面可发挥重要的作用。电能储存技术的削峰填谷能力，是发电能力不稳定的风能、太阳能等可再生能源大规模并网的技术前提，应用电能储存技术实现调峰，可以减少在尖峰负荷时使用石油天然气调峰发电等昂贵资源的消耗，提高电力系统的经济性，同时最大限度地节约能源和保护环境。
35.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种新能源电力储存系统及其使用方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：碱性混合盐相变材料中的碱类化合物比热容高、熔化热大，稳定性好，而且高温下蒸气压力很低，价格也很便宜，因此是种较好的中高温储能物质；步骤二：无机盐高温相变储能材料已研究过的有nh4scn和khf2，等物质，其中khf，的熔化温度为196℃，熔化热为142kj/kg；nh，scn从室温加热到150℃发生相变时，没有液相生成，而且相变热较大，相变温度范围宽、过冷程度轻，稳定性好、不腐蚀；步骤三：复合型高温相变储能材采用多种无机物相变储能材料组合而成，可以有效克服单一的无机物相变储能材料存在的缺点，完善材料的应用效果拓展应用范围，目前研究的有na2co
3-baco3/mgo，na2so4/sio2和nano
3-nano2/mgo三种；步骤四：相变储能是一种利用材料在相变是吸收热或放出热来储能或释能的蓄能方式，相变材料可以是有机的也可以是无机的；步骤五：超导储能(smes)采用超导体材料制成线圈，利用电流流过线圈产生的电磁场来储存电能，由于超导线圈的电阻为零，电能储存在线圈中几乎无损耗，储能效率高达95％。2.根据权利要求1所述的新能源电力储存系统及其使用方法，其特征在于，在步骤一中，例如naoh在287℃和318℃均有相变，比潜热达330j/g，在美国和日本已试用于采暖和制冷方面，固-液无机盐高温相变材料中的混合盐类化合物熔化热大，熔化时体积变化小、传热较好。3.根据权利要求1所述的新能源电力储存系统及其使用方法，其特征在于，在步骤一中，特别是可以根据需要把不同的盐配制成相变温度从几百摄氏度至上千摄氏度的储能材料，熔融温度可调有利于应用领域的开拓。4.根据权利要求1所述的新能源电力储存系统及其使用方法，其特征在于，步骤二中的无机盐高温变相储能材料一种很有发展前途的储能材料。5.根据权利要求1所述的新能源电力储存系统及其使用方法，其特征在于，在步骤三中，目前已研究的无机盐高温复合相变材料主要有金属基/无机盐相变复合材料、无机盐/陶瓷基相变复合材料和多孔石墨基/无机盐相变复合材料。6.根据权利要求1所述的新能源电力储存系统及其使用方法，其特征在于，在步骤三中，其中金属基/无机盐相变复合材料中的金属基主要包括铝基(泡沫铝)和镍基等，储能材料主要有各类熔融盐和碱，无机盐/陶瓷基相变复合材料由多微孔陶瓷基体和分布在基本微孔网络中的相变材料(无机盐)复合而成，毛细管张力作用可以使无机盐熔化后保存在微孔内，在蓄热过程中可以同时利用陶瓷基材料的显热和无机盐的相变潜热，蓄热温度随复合的无机盐种类可以在为450～1100℃范围变化，无机盐/陶瓷机复合储能材料的概念是20世纪80年代末提出的。7.根据权利要求1所述的新能源电力储存系统及其使用方法，其特征在于，在步骤三中，na2so4/sio2的相变潜热和比热容最大，相变温度也比另两种高得多，因此使用范围更加广，多孔石墨基/无机盐相变复合材料利用天然矿物本身具有孔洞结构的特点，经过特殊的工艺处理与相变材料复合，如膨胀石墨层间可以浸渍或挤压迷熔融盐等相变材料。8.根据权利要求1所述的新能源电力储存系统及其使用方法，其特征在于，在步骤五中，超导储能装置结构简单；没有旋转机械部件和动密封问题，因此设备寿命较长；储能密
度高，可做成较大功率的系统；响应速度快(1～100ms)，调节电压和频率快速且容易。

技术总结
本发明公开了一种新能源电力储存系统及其使用方法，包括以下步骤：碱性混合盐相变材料中的碱类化合物比热容高、熔化热大，稳定性好，而且高温下蒸气压力很低，价格也很便宜，因此是种较好的中高温储能物质；本发明以绿色、高效、灵活和可靠作为建设目标，电能储存技术是实现这一目标的重要措施之一，在提高电能质量和供电可靠性方面可发挥重要的作用。电能储存技术的削峰填谷能力，是发电能力不稳定的风能、太阳能等可再生能源大规模并网的技术前提，应用电能储存技术实现调峰，可以减少在尖峰负荷时使用石油天然气调峰发电等昂贵资源的消耗，提高电力系统的经济性，同时最大限度地节约能源和保护环境。地节约能源和保护环境。


技术研发人员：孟建辉 王晨雨
受保护的技术使用者：华北电力大学（保定）
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/7/21