本發明涉及固體儲能，具體涉及固體儲能裝置及熱管理方法。

背景技術：

1、電熱儲能技術利用電加熱將綠電(或谷電)轉化為熱能存儲于儲熱材料中，使用時再釋放熱量向外界提供熱水、蒸汽等，具有能源成本低、運行可靠等優勢，已廣泛應用于清潔供熱、儲熱調峰等領域。

2、固體儲能采用顯熱儲熱技術路線，使用不會發生相變的儲熱材料，利用儲熱材料的溫度變化實現熱能存儲，顯熱儲熱的特性導致在放熱初始時刻儲能爐的出口風溫較高，在放熱過程中出口風溫逐漸下降。在系統設計時，換熱器需按照最高風溫進行選材，導致成本較高，增加蓄熱成本；其次，大范圍的溫度變化，對換熱器的使用壽命造成較大影響。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明提供了一種固體儲能裝置及熱管理方法，以解決顯熱儲熱中換熱器成本較高、壽命較低的問題。

2、第一方面，本發明提供了一種固體儲能裝置，包括換熱回路和第一旁路，所述換熱回路包括沿著氣體流向依次連接的儲能爐、換熱器和循環風機，所述第一旁路的一端連接在所述儲能爐的進風口和所述循環風機的出風口之間，所述第一旁路的另一端連接在所述儲能爐的出風口和所述換熱器的進風口之間，所述第一旁路包括第一調節閥，所述第一調節閥用于調節所述第一旁路的開度。

3、有益效果：儲能爐通過電加熱將電能轉化為熱能并儲存起來，在用熱時，循環風機使氣流沿著換熱回路循環流動，氣流在儲能爐中吸收熱能，再在換熱器中將熱能轉移給待加熱的流體；在儲能爐的出風口氣體溫度過高時，開啟第一旁路，使一部分離開換熱器的氣體不經過儲能爐，而是沿著第一旁路回到換熱器的進風口，從而降低了進入換熱器的氣體溫度，有助于減小換熱器的材料成本；隨著用熱的進行，逐漸減小第一旁路的開度，使得進入換熱器的氣體溫度長時間保持穩定，有助于延長換熱器的使用壽命。

4、在一種可選的實施方式中，所述儲能爐形成有加熱室，所述儲能爐還包括加熱模塊和蓄熱模塊，所述加熱模塊和所述蓄熱模塊沿著氣流方向在所述加熱室內交替布置。

5、有益效果：一方面，加熱模塊將電能轉化為熱能，再傳導給蓄熱模塊儲存，另一方面，蓄熱模塊設置在加熱模塊之間，還能夠提高加熱模塊之間的絕緣的效果，使得加熱模塊適于接入高壓電，從而提高了固體儲能裝置的發熱功率。

6、在一種可選的實施方式中，所述加熱模塊包括支撐架、支撐桿和電阻絲，多個所述支撐桿間隔地設置在所述支撐架上，所述支撐桿沿著垂直于所述氣流方向的方向延伸，所述電阻絲螺旋地套設在所述支撐桿上，所述電阻絲用于接入高壓電源。

7、有益效果：電阻絲在發熱過程中直接與空氣進行換熱，可有效提高空氣的加熱速率，有助于降低電阻絲表面溫度，降低電阻絲熔斷風險。

8、在一種可選的實施方式中，所述固體儲能裝置還包括第二旁路，所述第二旁路的一端連接在所述循環風機的進風口和所述換熱器的出風口之間，所述第二旁路的另一端連接在所述儲能爐的出風口和所述換熱器的進風口之間，所述第二旁路包括第二調節閥，所述第二調節閥用于調節所述第二旁路的開度；所述換熱回路還包括第三調節閥，所述第三調節閥用于調節所述換熱回路的開度。

9、有益效果：一方面，通過引入第二旁路，在蓄熱時使加熱室內形成氣流，能夠通過氣流的流動促進電阻絲和空氣的換熱，有助于進一步降低電阻絲表面溫度，降低電阻絲熔斷風險，另一方面，氣流能夠產生對流換熱的效果，使得熱量被更多地集中在靠近下游的蓄熱模塊中，蓄熱模塊的溫度梯度增加，有助于更好地利用蓄熱模塊的顯熱。

10、在一種可選的實施方式中，所述蓄熱模塊的儲熱容量沿著所述氣流方向逐漸增大。

11、有益效果：通過合理地分配儲熱容量的分布，使得熱量被更多地集中在靠近下游的蓄熱模塊中，有助于更好地利用蓄熱模塊的顯熱。

12、在一種可選的實施方式中，所述加熱模塊的發熱功率被配置為沿著所述氣流方向依次減小。

13、有益效果：通過增大靠近上游的加熱模塊的發熱功率，有助于在加熱過程中快速地提升氣溫，有助于將氣流中的熱能盡可能多地傳導給蓄熱模塊，減少熱損失。

14、在一種可選的實施方式中，還包括第三旁路和第四旁路，其中，所述第三旁路的一端連接在所述循環風機的進風口和所述換熱器的出風口之間，所述第三旁路的另一端用于連通外界環境，所述第三旁路設置有新風閥，所述第四旁路的一端連接在所述儲能爐的出風口，所述第四旁路的另一端用于連通外界環境，所述第四旁路設置有排空閥。

15、有益效果：在正式運行之前，打開新風閥和排空閥，加熱蓄熱模塊，使蓄熱模塊的水分隨著氣流從第四旁路排出，從而減少了蓄熱模塊的含水量，提高了蓄熱模塊的絕緣性能，降低了正式蓄熱時出現擊穿放電的風險。

16、第二方面，本發明還提供了一種熱管理方法，所述熱管理方法使用本發明提供的固體儲能裝置，所述熱管理方法包括放熱工況，所述放熱工況包括：監測儲能爐的出風口的溫度，獲得第一氣溫；響應于所述第一氣溫調節第一旁路的開度，以使換熱器的進風口的溫度小于或等于第二氣溫。

17、有益效果：熱管理方法使用本發明提供的固體儲能裝置，因此相應具有固體儲能裝置所帶來的有益效果，在此不再贅述。

18、在一種可選的實施方式中，還包括蓄熱工況，所述蓄熱工況包括：打開第二調節閥，關閉第三調節閥；啟動循環風機；啟動加熱模塊，加熱蓄熱模塊。

19、有益效果：一方面，在蓄熱時使加熱室內形成氣流，能夠通過氣流的流動促進電阻絲和空氣的換熱，有助于進一步降低電阻絲表面溫度，降低電阻絲熔斷風險，另一方面，氣流能夠產生對流換熱的效果，使得熱量被更多地集中在靠近下游的蓄熱模塊中，蓄熱模塊的溫度梯度增加，有助于更好地利用蓄熱模塊的顯熱。

20、在一種可選的實施方式中，按照氣流方向依次啟動各個所述加熱模塊。

21、有益效果：依次啟動能夠避免對電網產生瞬時的較大負荷，也有助于加熱產生的熱量逐級向后傳遞。

技術特征：

1.一種固體儲能裝置，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的固體儲能裝置，其特征在于，所述儲能爐(101)形成有加熱室，所述儲能爐(101)還包括加熱模塊(1012)和蓄熱模塊(1013)，所述加熱模塊(1012)和所述蓄熱模塊(1013)沿著氣流方向在所述加熱室內交替布置。

3.根據權利要求2所述的固體儲能裝置，其特征在于，所述加熱模塊(1012)包括支撐架(10121)、支撐桿(10122)和電阻絲(10123)，多個所述支撐桿(10122)間隔地設置在所述支撐架(10121)上，所述支撐桿(10122)沿著垂直于所述氣流方向的方向延伸，所述電阻絲(10123)螺旋地套設在所述支撐桿(10122)上，所述電阻絲(10123)用于接入高壓電源。

4.根據權利要求3所述的固體儲能裝置，其特征在于，還包括第二旁路，所述第二旁路的一端連接在所述循環風機(103)的進風口和所述換熱器(102)的出風口之間，所述第二旁路的另一端連接在所述儲能爐(101)的出風口和所述換熱器(102)的進風口之間，所述第二旁路包括第二調節閥(301)，所述第二調節閥(301)用于調節所述第二旁路的開度；所述換熱回路還包括第三調節閥(104)，所述第三調節閥(104)用于調節所述換熱回路的開度。

5.根據權利要求4所述的固體儲能裝置，其特征在于，所述蓄熱模塊(1013)的儲熱容量沿著所述氣流方向逐漸增大。

6.根據權利要求4所述的固體儲能裝置，其特征在于，所述加熱模塊(1012)的發熱功率被配置為沿著所述氣流方向依次減小。

7.根據權利要求2所述的固體儲能裝置，其特征在于，(10122)還包括第三旁路和第四旁路，

8.一種熱管理方法，其特征在于，所述熱管理方法使用權利要求1至7任一項所述的固體儲能裝置，所述熱管理方法包括放熱工況，所述放熱工況包括：

9.根據權利要求8所述的熱管理方法，其特征在于，還包括蓄熱工況，所述蓄熱工況包括：

10.根據權利要求9所述的熱管理方法，其特征在于，按照氣流方向依次啟動各個所述加熱模塊(1012)。

技術總結
本發明涉及固體儲能技術領域，公開了固體儲能裝置及熱管理方法，固體儲能裝置包括換熱回路和第一旁路，換熱回路包括沿著氣體流向依次連接的儲能爐、換熱器和循環風機，第一旁路的一端連接在儲能爐的進風口和循環風機的出風口之間，第一旁路的另一端連接在儲能爐的出風口和換熱器的進風口之間，第一旁路包括第一調節閥，第一調節閥用于調節第一旁路的開度。在儲能爐的出風口氣體溫度過高時，開啟第一旁路，使一部分離開換熱器的氣體不經過儲能爐，而是沿著第一旁路回到換熱器的進風口，從而降低了進入換熱器的氣體溫度，有助于減小換熱器的材料成本；隨著用熱的進行，逐漸減小第一旁路的開度，使得進入換熱器的氣體溫度長時間保持穩定。

技術研發人員：陳久林,趙冬,薛曉迪,魏立婷,邢至玨
受保護的技術使用者：思安新能源股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24