挡土墙集成式温差储能发电系统的制作方法

本发明涉及可再生能源利用领域，具体涉及一种挡土墙集成式温差储能发电系统。

背景技术：

1、挡土墙是道路、水利、市政以及建筑工程中广泛应用的基础设施，其主要功能是承受墙后填土的侧向土压力，防止填土滑移或坍塌。随着城市化进程的加速，新建挡土墙数量持续增长。

2、挡土墙具有独特的双侧热环境特征，其墙前临空面长期直接暴露于日照辐射之下，表面温度在夏季晴天可能达到50℃～60℃甚至更高；而墙后填土侧由于土壤的热惯性，常年维持相对低温，通常比地表温度低10℃～30℃。这种天然存在于挡土墙两侧的温度梯度，是一种尚未被开发利用的可再生能源。然而，现阶段的挡土墙仅具有单一的力学挡土功能，其巨大的表面积资源与结构体量均未被能源化利用，形成了大量的资源浪费。现有技术未将挡土墙这一大量岩土基础设施的特有双侧温差特征加以能源化利用，存在着巨大的资源浪费。如何将挡土墙这一大量岩土基础设施转化为具有储能发电功能的能源设施是需要解决的技术问题。

3、因此，为解决以上问题，需要一种挡土墙集成式温差储能发电系统，能够利用挡土墙双侧天然温差实现储能发电，提高了基础设施的能源利用效率，减少了能源浪费。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供挡土墙集成式温差储能发电系统，能够利用挡土墙双侧天然温差实现储能发电，提高了基础设施的能源利用效率，减少了能源浪费。

2、本发明的挡土墙集成式温差储能发电系统，包括太阳能集热层、热电转换模块以及土壤散热耦合层；

3、所述太阳能集热层设置于挡土墙本体的墙前临空面，用于吸收日照辐射热量以形成热源；

4、所述土壤散热耦合层设置于挡土墙本体的墙后填土一侧，用于被动利用墙后填土的热惯性以及天然温度以形成冷源；

5、所述热电转换模块设置于挡土墙本体内部，用于将热源与冷源之间的温差转换为电能。

6、进一步，所述太阳能集热层内部设有导热流体通道，通过导热流体通道将集热层吸收的热量传递至热管导热阵列；所述热管导热阵列的放热端将接收到的热量传递至所述热电转换模块。

7、进一步，所述热管导热阵列的放热端设置有相变储热材料层；所述相变储热材料层用于存储多余的热量；在夜间或阴天日照不足时，所述相变储热材料层向所述热电转换模块传递热量。

8、进一步，所述太阳能集热层包括高导热混凝土基层或太阳能选择性吸收层；

9、所述高导热混凝土基层贴附于挡土墙墙面，高导热混凝土基层的内部预埋有导热增强体；

10、所述太阳能选择性吸收层包括集热板；所述集热板朝阳外表面涂覆有太阳能选择性吸收涂层。

11、进一步，所述土壤散热耦合层包括导热翅片阵列以及导热金属骨架网；

12、所述导热翅片阵列设置于挡土墙本体朝向墙后填土的一侧，并与挡土墙本体固定连接；挡土墙本体的墙后填土一侧的结构面为锯齿状、凹凸桩或波纹状；

13、所述导热金属骨架网设置于导热翅片阵列远离挡土墙本体的一侧，并与墙后填土接触。

14、进一步，所述热电转换模块采用基半导体热电偶阵列。

15、进一步，还包括储能模块；所述储能模块用于储存所述热电转换模块产生的电能；

16、所述储能模块包括蓄电池组以及dc/dc升压转换器；所述dc/dc升压转换器设置于所述热电转换模块的输出端与蓄电池组之间，将热电转换模块输出的低压直流电升压至蓄电池组的额定充电电压。

17、一种利用挡土墙集成式温差储能发电系统进行发电的挡土墙集成式温差储能发电方法，包括如下步骤：

18、通过太阳能集热层吸收日照辐射热量以形成热源；

19、通过热管导热阵列将热量传导至相变储热材料层，由相变储热材料层持续向热电转换模块供热；

20、通过土壤散热耦合层被动耦合深层填土的热惯性冷源；

21、热电转换模块通过塞贝克效应利用热源与冷源之间形成的有效温差，产生电能；

22、智控模块实时监测发电功率p与储能模块的荷电状态soc，并根据调度策略将产生的电能自适应调配至外部负载或储能模块。

23、进一步，根据如下方法确定调度策略：

24、当储能模块的荷电状态soc不低于80%时，优先将电能输出至外部负载；

25、当储能模块的荷电状态soc不高于20%时，优先将电能存入储能模块；

26、当热源与冷源之间的有效温差低于15℃时，智控模块暂停发电并切换为由储能模块进行供电。

27、进一步，所述调度策略的调度周期为1小时，参数每日自动校正一次；其中，所述参数包括储能模块的荷电状态soc、热电转换模块的发电功率p、热源温度、冷源温度以及外部负载的用电功率。

28、本发明的有益效果是：本发明公开的一种挡土墙集成式温差储能发电系统，通过在挡土墙墙前设置太阳能集热层吸收太阳辐射热量，在墙后设置土壤散热耦合层利用填土热惯性形成稳定冷源，并利用设置于墙体内部的热电转换模块将冷热温差转换为电能。通过设置热管导热阵列、相变储热材料以及导热增强结构提高了热量传递与储存能力，并结合蓄电池组实现了电能存储。本发明能够充分利用挡土墙结构以及周围环境中的自然热能，实现低碳、高效的辅助能源供给，提高了挡土墙功能集成性和能源利用效率，减少了能源浪费。

1.一种挡土墙集成式温差储能发电系统，其特征在于：包括太阳能集热层、热电转换模块以及土壤散热耦合层；

2.根据权利要求1所述的挡土墙集成式温差储能发电系统，其特征在于：所述太阳能集热层内部设有导热流体通道，通过导热流体通道将集热层吸收的热量传递至热管导热阵列；所述热管导热阵列的放热端将接收到的热量传递至所述热电转换模块。

3.根据权利要求2所述的挡土墙集成式温差储能发电系统，其特征在于：所述热管导热阵列的放热端设置有相变储热材料层；所述相变储热材料层用于存储多余的热量；在夜间或阴天日照不足时，所述相变储热材料层向所述热电转换模块传递热量。

4.根据权利要求1所述的挡土墙集成式温差储能发电系统，其特征在于：所述太阳能集热层包括高导热混凝土基层或太阳能选择性吸收层；

5.根据权利要求1所述的挡土墙集成式温差储能发电系统，其特征在于：所述土壤散热耦合层包括导热翅片阵列以及导热金属骨架网；

6.根据权利要求1所述的挡土墙集成式温差储能发电系统，其特征在于：所述热电转换模块采用基半导体热电偶阵列。

7.根据权利要求1所述的挡土墙集成式温差储能发电系统，其特征在于：还包括储能模块；所述储能模块用于储存所述热电转换模块产生的电能；

8.一种利用权利要求1-7任一所述的挡土墙集成式温差储能发电系统进行发电的挡土墙集成式温差储能发电方法，其特征在于：包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的挡土墙集成式温差储能发电方法，其特征在于：根据如下方法确定调度策略：

10.根据权利要求9所述的挡土墙集成式温差储能发电方法，其特征在于：所述调度策略的调度周期为1小时，参数每日自动校正一次；其中，所述参数包括储能模块的荷电状态soc、热电转换模块的发电功率p、热源温度、冷源温度以及外部负载的用电功率。