单罐双罐复合储热系统及储热方法获专利授权

北极星太阳能光伏网讯:2015年1月6日，华北电力大学能源动力与机械工程学院徐超教授等发明的《一种太阳能热发电用单罐双罐复合储热系统及储热方法》获得国家知识产权局的发明专利授权。

该发明采用了将单罐斜温层储热子系统和双罐储热子系统进行耦合的思路，将两种储热系统的优势结合起来，解决了单罐斜温层储热技术效率低、运行方式单一等固有缺点，具有储热成本低、系统效率高、运行方式灵活等技术优势，为光热发电储热技术的开发应用提供了一种新方案。

储热系统是光热发电的核心竞争力体现，双罐熔盐储热技术是当前应用最为成熟、最为广泛的储热技术。双罐储热系统结构简单、技术成熟，但由于其具有两个储热罐，需要的储热介质更多，系统成本较高。

单罐储热系统只有一个储热罐，具有成本较低的优点，又称为斜温层储热系统。放热时高温储热工质在罐的顶部被高温泵抽出，经过换热器放热冷却后，由罐底部进入罐内；充热时低温储热工质在罐的底部被低温泵抽出，经过换热器加热后，由罐的顶部进入罐内。但由于太阳辐照强度的复杂波动，单罐系统的频繁充放热切换将加剧进出口的局部紊流，使其效率逐渐下降，导致系统运行不够稳定；另外，单罐系统难以实现同时进行充、放热等操作，运行方式受到强烈限制。

徐超等的此项新发明基于“大单罐加小双罐”的配置，结合了单罐系统成本更低和双罐系统稳定性更佳的双重优点，对储热技术的革新具有一定参考意义和价值。其主要的优点表现在以下五个方面：

1、单罐斜温层储热子系统承担大部分的储热容量，可以有效利用单罐斜温层储热技术的成本优势，而耦合双罐储热子系统，增大储热量同时共用冷热流体泵及管路设备，从而降低储热成本。

2、双罐储热子系统承担小部分的储热容量，主要作为缓冲系统应对白天日照波动，避免了对单罐斜温层储罐频繁充、放热切换操作而加剧斜温层膨胀和扩张的缺点，有效减小斜温层的退化，提高储热效率和系统灵活性。

3、单罐双罐复合储热系统将单罐斜温层储罐在完成设定出口阈值放热后继续深度放热，这部分低于阈值温度的热流体存储在热流体储罐中，这样不仅减少了留在单罐斜温层储罐中导致这部分热流体与低温流体逐渐混合品质降低的影响，提高单罐斜温层储罐的储热能力，而且还实现了温度梯级利用，提高系统的热利用效率，减小了不可逆损失。

4、冷热流体泵布置在体积相对较小的双罐储热子系统的高、低温储热罐内（斜温层单罐内没有流体泵），可能降低泵的液下深度等要求，从而降低流体泵的成本。