本发明涉及储能，具体涉及一种利用低谷电能的熔盐储能系统及运行方法。
背景技术：
1、
2、根据《应用于先进能源中的熔盐综述》一文总结(roper r,harkema m,sabharwallp,et al.molten salt for advanced energy applications:areview[j].annalsofnuclear energy,2022(may):169)，美国solar two电站等国内外商用熔盐储能电站均使用一种封闭式的双罐熔盐储能系统，其主要由低温熔盐储存罐、高温熔盐储存罐、熔盐-水换热器、预热器、汽轮机、发电机及冷凝器组成，低温熔盐从低温熔盐储存罐中抽出，吸收外界热量后进入高温熔盐储存罐中保存，需要放热时进入熔盐-水换热器换热生成高温高压的蒸汽推动汽轮机进而带动发电机发电，或用于居民冬季采暖；这种双罐熔盐储能系统不能防止冻堵，具有保温成本高、且设计参数固定无法快速进行调整、熔盐罐内部设计简单不能防止熔盐内部不溶气体汇聚爆震、无法优化罐内熔盐流场的缺点。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种利用低谷电能的熔盐储能系统及运行方法，不设低温熔盐罐，且电加热装置效率高，具有储能成本较低、可以预防冻堵、罐内熔盐流场优化可快速输出高温熔盐并预防熔盐内部不溶气体爆震、且可以快速响应外界输入能量变化的优点。
2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
3、一种利用低谷电能的熔盐储能系统，包括熔盐储存罐1，熔盐储存罐1出口通过第二阀门17和熔盐加热罐2第一入口连接，熔盐加热罐2出口通过第一高温熔盐泵11和第一三通阀12与熔盐储存罐1连接，熔盐加热罐2第二入口和第二三通阀15一个出口连接，第二三通阀15另一个出口通过低温熔盐泵16和熔盐储存罐1的入口连接；第二三通阀15入口通过第一阀门14、预热器5熔盐侧、熔盐-水换热器4熔盐侧、第二高温熔盐泵13和高温熔盐罐3出口连接；高温熔盐罐3入口和第一三通阀12另一出口连接；熔盐加热罐2的电加热装置通过变压器9和外界谷电10连接；
4、预热器5的水侧出口经熔盐-水换热器4的水侧通道和汽轮机6水入口连接，汽轮机6动力输出和发电机8连接，汽轮机6水出口通过冷凝器7、第三阀门18、循环水泵19和预热器5的水侧入口连接；
5、由变压器9、熔盐加热罐2和熔盐储存罐1组成熔盐加热机构；由第一高温熔盐泵11、第二高温熔盐泵13和高温熔盐罐3组成熔盐储能机构；由预热器5、熔盐-水换热器4、汽轮机6、发电机8和冷凝器7组成熔盐放热机构。
6、所述第一三通阀12通过电脑信号控制开关来控制熔盐加热罐2出口高温熔盐的去向，当有防冻堵需求时可直接将高温熔盐送往熔盐储存罐1；当系统正常运行时，高温熔盐会被送往高温熔盐罐3。
7、所述第二阀门17、第二三通阀15均通过电脑信号控制开关来调节送往熔盐加热罐2和熔盐储存罐1的熔盐比例。
8、所述熔盐-水换热器4为管壳式换热器。
9、所述熔盐加热罐2包括熔盐加热罐罐身20，熔盐加热罐罐身20底部设有连接第二三通阀15的低温熔盐管道25，熔盐加热罐罐身20顶部设有连接熔盐储存罐1的第一管道23、连接高温熔盐罐3的第二管道24以及气压调节阀26；熔盐加热罐罐身20内连接有两组以上的电加热装置，电加热装置从低到高布置在熔盐加热罐2内部，并采用不同的加热功率工作；熔盐加热罐罐身20内部设有和电加热装置对应的多层导流挡板，导流挡板的导流孔位置及大小不同，下层导流挡板的导流孔直径大，上层导流挡板的导流孔直径小。
10、位置低的电加热装置采用高的加热功率，位置高的电加热装置采用低的加热功率；加热功率根据熔盐加热罐2内熔盐的液位、液相比以及温度进行调整。
11、一种利用低谷电能的熔盐储能系统的运行方法，包括：
12、蓄热过程时，外界谷电10通过变压器9变压后接入设置在熔盐加热罐2内的电加热装置将电能转化为熔盐内能；当加热至设定温度，第一高温熔盐泵11将熔盐加热罐2内的高温熔盐泵出并送至高温熔盐罐3储存；熔盐储存罐1根据需求情况打开第二阀门17向熔盐加热罐2内补充熔盐；
13、放热过程时，高温熔盐罐3中的高温熔盐通过第二高温熔盐泵13进入熔盐-水换热器4将热量传递给水生成高温蒸汽，高温蒸汽顺管道进入汽轮机6做功带动发电机8发电；而经过熔盐-水换热器4的低温熔盐与从冷凝器7出来的低温水在预热器5中再次交换一次热量；而在预热器5中换热完成的低温熔盐根据熔盐量需求通过第二三通阀15进行分流，进入熔盐加热罐2中继续循环，或进入熔盐储存罐1中储存待后续使用。
14、防冻堵工况时，熔盐加热罐2中的高温熔盐通过第一三通阀12进入熔盐储存罐1提升其罐内温度，同时熔盐储存罐1内的一部分低温熔盐通过第二阀门17进入熔盐加热罐2吸热升温，该循环的设置同时满足了防冻堵以及快速响应外界输入变化的要求。
15、和现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
16、本发明采取熔盐储存罐1和熔盐加热罐2共同代替传统低温熔盐储存罐的设计，且熔盐加热罐2出口通过第一三通阀12与熔盐储存罐1连接，形成防冻堵循环，所以具有预防冻堵以及快速响应外界输入变化的优点。
17、本发明将预热器5出口的低温熔盐通过第二三通阀15分别按需分配进入熔盐加热罐2和熔盐储存罐1的方式，避免了过多不必要的低温熔盐进入熔盐加热罐2使罐内熔盐平均温度大幅降低，所以具有显著提高熔盐加热效率的优点。
18、本发明通过上下多组电加热器布置策略使熔盐加热罐2内熔盐的温度分布更加均匀，这可以显著降低熔盐加热罐2的热应力，也可以避免部分位置的熔盐温度过高而对电加热器本身产生的腐蚀破坏；同时该布置策略也可以降低低温熔盐升温到合适工作温度的时间，提升熔盐的循环效率。
19、本发明通过在熔盐加热罐2内部设置多层不同开口的导流挡板的形式改善罐内熔盐流场，在加热过程中，由于密度改变产生的浮生力影响，较高温熔盐会向上运动，故较下部的第一层导流挡板27开孔较多较大，而第二层导流挡板28开口较少较小。两层导流挡板的阻挡也加快了内部熔盐的流动速度、防止了内部不溶气体的汇聚且加速了不溶气体的排出。同时，结合电加热装置的对称布置会促使高温低密度的熔盐聚集至中心连接第一高温熔盐泵11的第二管道24出口处快速抽出，这进一步避免了熔盐加热罐2内的熔盐温度明显分层的不利情况且提升了系统的循环效率。
1.一种利用低谷电能的熔盐储能系统，包括熔盐储存罐(1)，熔盐储存罐(1)出口通过第二阀门(17)和熔盐加热罐(2)第一入口连接，熔盐加热罐(2)出口通过第一高温熔盐泵(11)和第一三通阀(12)与熔盐储存罐(1)连接，熔盐加热罐(2)第二入口和第二三通阀(15)一个出口连接，第二三通阀(15)另一个出口通过低温熔盐泵(16)和熔盐储存罐(1)的第二入口连接；第二三通阀(15)入口通过第一阀门(14)、预热器(5)熔盐侧、熔盐-水换热器(4)熔盐侧、第二高温熔盐泵(13)和高温熔盐罐(3)出口连接；高温熔盐罐(3)入口和第一三通阀(12)另一出口连接；熔盐加热罐(2)的电加热装置通过变压器(9)和外界谷电(10)连接；
2.根据权利要求1所述的熔盐储能系统，其特征在于：所述第一三通阀(12)通过电脑信号控制开关来控制熔盐加热罐(2)出口高温熔盐的去向，当有防冻堵需求时直接将高温熔盐送往熔盐储存罐(1)；当系统正常运行时，高温熔盐会被送往高温熔盐罐(3)。
3.根据权利要求1所述的熔盐储能系统，其特征在于：所述第二阀门(17)、第二三通阀(15)均通过电脑信号控制开关来调节送往熔盐加热罐(2)和熔盐储存罐(1)的熔盐比例。
4.根据权利要求1所述的熔盐储能系统，其特征在于：所述熔盐-水换热器(4)为管壳式换热器。
5.根据权利要求1所述的熔盐储能系统，其特征在于：所述熔盐加热罐(2)包括熔盐加热罐罐身(20)，熔盐加热罐罐身(20)底部设有连接第二三通阀(15)的低温熔盐管道(25)，熔盐加热罐罐身(20)顶部设有连接熔盐储存罐(1)的第一管道(23)、连接高温熔盐罐(3)的第二管道(24)以及气压调节阀(26)；熔盐加热罐罐身(20)内连接有两组以上的电加热装置，电加热装置从低到高布置在熔盐加热罐(2)内部，并采用不同的加热功率工作；熔盐加热罐罐身(20)内部设有和电加热装置对应的多层导流挡板，导流挡板的导流孔位置及大小不同，下层导流挡板的导流孔直径大，上层导流挡板的导流孔直径小。
6.根据权利要求5所述的熔盐储能系统，其特征在于：位置低的电加热装置采用高的加热功率，位置高的电加热装置采用低的加热功率；加热功率根据熔盐加热罐(2)内熔盐的液位、液相比以及温度进行调整。
7.权利要求1-6任一项所述一种利用低谷电能的熔盐储能系统的运行方法，其特征在于，包括：
