一种基于表面高效伴热系统的压缩空气储能电站储热水球罐的制作方法

本发明涉及压缩空气储能电站，具体而言，涉及一种基于表面高效伴热系统的压缩空气储能电站储热水球罐。

背景技术：

1、压缩空气储能作为大规模新型储能技术，其储热系统是能量转换与存储的关键环节；储热水球罐，尤其是体积在3000立方米及以上的大型球罐，承担着高温热水的储存、热量缓冲及工况匹配的核心功能；球罐表面的伴热系统性能直接关系到球罐的结构安全、运行稳定性及电站整体往返效率；理想的伴热系统需满足三个核心目标：一是在充入高温热水前将空罐预热至指定温度，避免巨大温差造成热冲击损伤；二是在储热静置阶段，通过伴热抵消热量自然散失，维持罐内介质温度，降低整体散热损失；三是在罐内水温低于工艺要求时，能对介质进行精准、有效的热量补偿。

2、然而，现有已投运的压缩空气储能电站及常规工业球罐的伴热系统普遍存在以下技术缺陷：伴热电缆多采用铁丝绑扎于球罐表面的保温钉上，导致电缆与球壳贴合不紧密，存在空气热阻，且电缆布置疏密不均，影响传热效率和壁温均匀性；整个球罐伴热区域往往仅划分为单一或少数几个控制区，调控精度粗放，无法应对球罐不同区域（如气相空间、液相空间）因介质物性差异导致的不同散热需求；控制逻辑简单，未结合球罐充水量、水温等工况进行智能调节，预热速度慢、能耗高；对于球罐支柱与壳体连接处、人孔、接管管座等形状突变、散热集中的“热桥”区域，传统保温结构难以有效阻断热量流失，导致局部散热损失过大；因此我们对此做出改进，提出一种基于表面高效伴热系统的压缩空气储能电站储热水球罐。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于表面高效伴热系统的压缩空气储能电站储热水球罐，以实现对大型储热水球罐的高效预热、低损保温及精准补热。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种基于表面高效伴热系统的压缩空气储能电站储热水球罐，以改善上述问题。

4、本申请具体是这样的：

5、一种基于表面高效伴热系统的压缩空气储能电站储热水球罐，适用于体积≥3000m3的储热水球罐，其包括：

6、伴热电缆组件，采用矿物绝缘加热电缆，该电缆沿球罐外表面呈纬线方向布置，且其敷设的疏密度从球罐顶部至底部逐渐增大；电缆通过多个预制扣带被紧密固定于球罐外表面，确保电缆与球壳之间无空气间隙且间距均匀。

7、多单元精准控制模块，其将球罐伴热表面划分为多个独立的控制单元，每个控制单元被配置为独立控制其对应区域内伴热电缆的启停状态；控制模块还预留有备用控制单元冗余量。

8、温度检测模块，包括多个布置于球罐不同区域的球壳壁温测点，以及多个布置于伴热电缆表面的电缆温度测点，用于实时采集温度数据并反馈至多单元精准控制模块。

9、复合保温结构，包括覆盖球罐大部分外表面的常规保温层，以及设置于球罐支柱与球壳焊接处、人孔、接管管座区域的局部加强保温层；局部加强保温层为反射型复合保温结构，其从内至外依次包括贴合球壳外表面的反射层、保温材料层及外部保护层。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果：

11、在本申请的方案中：

12、通过采用“上疏下密”的纬线式电缆布局与预制扣带的强制紧固技术，解决了传热路径上的空气热阻与功率密度不均问题；通过引入多单元精准控制与分阶段智能逻辑（预热、静置、补热），实现了对大型球罐热场的精细化管理；通过采用反射型复合保温结构，有效封锁了支柱、人孔等难点的热量散失；实现了球罐在24小时内的快速安全预热、储热阶段散热损失的大幅降低、以及在需要时对罐内水温的精准、高效补偿，全面提升了压缩空气储能电站储热子系统的运行安全性、经济性和灵活性。

1.一种基于表面高效伴热系统的压缩空气储能电站储热水球罐（1），其特征在于，包括有：

2.根据权利要求1所述的一种基于表面高效伴热系统的压缩空气储能电站储热水球罐（1），其特征在于，所述预制扣带（4）被配置为强制将所述伴热电缆（3）压紧于球罐（1）外表面，实现电缆（3）与球壳的面接触。

3.根据权利要求1所述的一种基于表面高效伴热系统的压缩空气储能电站储热水球罐（1），其特征在于，所述多单元精准控制模块预留有备用控制单元，该备用控制单元的数量为总控制单元数量的5%-10%。

4.根据权利要求1所述的一种基于表面高效伴热系统的压缩空气储能电站储热水球罐（1），其特征在于，所述反射型复合保温结构从内至外依次包括贴合球壳外表面的反射层（71）、保温材料层（72）及外部保护层（73），所述反射层（71）用于将球壳向外辐射的热量反射回球壳。

5.一种基于权利要求1至4中任一项所述一种压缩空气储能电站储热水球罐（1）的表面高效伴热系统，其特征在于，所述系统通过所述多单元精准控制模块与温度检测模块协同工作，实现球罐（1）充热前的预热、储热静置阶段的保温以及罐内水温低于设定值时的补热，具体包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的压缩空气储能电站储热水球罐（1）的表面高效伴热系统，其特征在于，在所述充热前预热阶段，允许计划充水液位以下区域的预热目标温度高于液位以上区域。

7.根据权利要求5所述的压缩空气储能电站储热水球罐（1）的表面高效伴热系统，其特征在于，在所述储热静置保温阶段，当球罐（1）处于非全容量储热状态时，为球罐（1）上部气相空间对应的控制单元和下部液相空间对应的控制单元分别设置不同的壁温维持目标值，以实现差异化的独立控制。

8.根据权利要求5所述的压缩空气储能电站储热水球罐（1）的表面高效伴热系统，其特征在于，在所述水温补热阶段，采用“脉冲式”加热策略，即对选定的控制单元进行间歇式加热，并在加热间歇期评估热量传导效果。

9.根据权利要求5所述的压缩空气储能电站储热水球罐（1）的表面高效伴热系统，其特征在于，在所述水温补热阶段，当监测到某一区域壁温上升过快时，将部分加热任务转移至相邻控制单元，执行“接力式”补热以维持壁温场的均匀性。

10.根据权利要求5所述的压缩空气储能电站储热水球罐（1）的表面高效伴热系统，其特征在于，所述复合保温结构通过错缝铺设、外护板扣带密封以及施工缺陷修补，以保持其完整性和密封性。