高温复合相变储热技术及应用

储热技术属于能量型储能技术，高温相变储热技术正受到广大学术界和产业界越来越广泛的高度重视。 本书作者团队从事高温相变储热技术相关的研究，在相变储热材料配方、相变储热模块规模化制备技术、蓄热体强化传热技术、储热装置接入与控制技术、大容量高温相变储热系统集成及应用方面开展了大量开创性和引领性工作，积累了大量丰富的研究经验和实践经验。 本书可供从事储热相关专业的研究和工程技术人员参考使用，也可为储能科学与工程专业的师生提供借鉴。

本书从介绍高温储热材料和高温储热装置的研究进展入手，就高温储热技术的应用现状和不同应用场景的技术需求进行了简要介绍。书中重点介绍了高温复合相变储热材料，从配方设计、材料筛选、制备工艺和重要性能测试等方面进行了详细介绍。然后面向复合相变储热材料应用，重点介绍了储热单元模块设计与计算方法，通过实际案例给出蓄热体的设计方案，重点论述了高温复合相变储热单元的二维和三维热分析方法。从系统应用出发，介绍了高温储热系统的基本原理和设计流程，包括储热单元、电加热单元、换热单元、循环动力单元、保温结构设计、系统运行控制策略以及面向电网辅助服务的控制技术，对于高温储热系统的实际应用具有较强的指导作用。最后，本书还给出了高温储热系统储热/放热的实际案例，简要评估了高温储热系统的测试性能。本书可供从事储热相关专业的研究和工程技术人员参考使用，也可为储能科学与工程专业的师生提供借鉴。

邓占锋，教授级高工，博士生导师，全球能源互联网研究院电力电子研究所所长，国网公司专业领军人才，国网公司新型储能及能源转化实验室主任，带领团队在复合相变储热材料配方及制备、蓄热体强化传热等技术方面开展了重点攻关。 徐桂芝，教授级高工，博士生导师，全球能源互联网研究院电力电子研究所副所长，国网公司相变储热技术科技攻关团队带头人， 新型储能及能源转化实验室副主任，中国电机工程学会储能专委会会员，能源行业综合能源服务标准化工作组特聘委员。 胡晓，博士，全球能源互联网研究院有限公司新型储能技术研究室主任开发工程师、热能存储及转化技术方向负责人，主要从事高温相变储能技术、氢能技术研究。

前言
第1章 高温储热的适用性及应用场景分析
1.1 研究背景
1.2 高温储热技术研究进展趋势
1.2.1 高温储热材料研究进展趋势
1.2.2 高温储热单元与装置研究进展趋势
1.3 高温储热技术应用现状及支撑政策
1.3.1 高温储热技术在新能源消纳中的应用
1.3.2 高温储热技术在电能替代中的意义
1.3.3 高温储热技术在清洁供暖中的应用现状分析
1.3.4 高温储热技术在工业用热中的应用现状分析
1.3.5 高温储热技术在光热技术中的应用
1.3.6 高温储热技术相关支撑政策
1.4 不同应用场景对储热系统的技术需求及经济性分析
1.4.1 电网调峰、清洁电力消纳中的技术需求分析
1.4.2 高温储热技术在不同应用场景中的经济性分析
1.5 本章小结
第2章 高温复合相变储热材料的配方设计、制备及性能
2.1 高温复合相变储热材料影响因素分析
2.1.1 相变温度
2.1.2 比热容
2.1.3 储热密度
2.2 高温复合相变储热材料配方设计原则
2.2.1 相变储热材料
2.2.2 骨架材料
2.2.3 导热增强材料
2.2.4 化学兼容性
2.3 复合相变储热材料的制备方法
2.3.1 物理共混法
2.3.2 微胶囊法
2.3.3 化学合成法
2.4 高温复合相变储热材料的筛选
2.4.1 相变储热材料的筛选
2.4.2 骨架材料的筛选
2.4.3 导热增强材料的筛选
2.5 氧化镁基高温复合相变储热材料的制备及性能
2.5.1 配方设计
2.5.2 制备工艺
2.5.3 基础组分配比与性能关系
2.5.4 SiC比例与复合相变材料性能的关系
2.5.5 复合相变储热材料热物性能研究
2.6 本章小结
参考文献
第3章 高温复合相变储热材料性能的研究方法
3.1 高温热物性的测定方法
3.1.1 相变温度和相变焓
3.1.2 比热容
3.1.3 导热系数
3.1.4 热膨胀系数
3.2 高温力学性能的测试方法
3.2.1 抗压强度
3.2.2 荷重软化温度
3.3 高温热稳定性的研究方法
3.3.1 已有设备和测试方法
3.3.2 高温复合相变储热材料热稳定性的测定方法
3.4 使用过程中对环境影响的研究方法
3.4.1 耐候性
3.4.2 耐候性已有的测定方法
3.4.3 高温复合相变储热材料耐候性的测定方法
3.5 本章小结
参考文献
第4章 高温复合相变储热单元的设计与计算
4.1 储热单元概述
4.1.1 技术参数与指标
4.1.2 总体方案设计
4.2 储热单元模块设计方法
4.2.1 储热容量计算
4.2.2 储热单元结构设计
4.2.3 储热单元保温设计
4.3 蓄热体的设计方案
4.3.1 电加热元件的设计计算
4.3.2 分离型/嵌入型蓄热体
4.3.3 蓄热体应用案例
4.3.4 蓄热模块放大设计
4.4 本章小结
参考文献
第5章 高温复合相变储热单元的数值仿真与分析
5.1 固液相变问题的解法与常见模型
5.1.1 固液相变问题的解法
5.1.2 显热容法模型数学描述
5.1.3 焓法模型数学描述
5.2 高温复合相变储热单元的二维热分析
5.2.1 问题描述
5.2.2 数学模型
5.2.3 边界条件与初始条件
5.2.4 方程求解与结果分析
5.3 高温复合相变储热单元的三维热分析
5.3.1 问题描述
5.3.2 数学模型
5.3.3 边界条件与初始条件
5.3.4 方程求解与结果分析
5.4 案例分析
5.4.1 单通道相变砖储热单元仿真案例
5.4.2 固体复合相变储热单元仿真案例
5.5 本章小结
参考文献
第6章 高温储热系统的研制与实验研究
6.1 高温储热系统简介
6.1.1 高温储热系统原理
6.1.2 设计基本原则
6.1.3 设计流程
6.2 高温储热系统的研制
6.2.1 储热单元
6.2.2 电加热单元
6.2.3 换热单元
6.2.4 循环动力单元
6.2.5 保温结构设计
6.2.6 系统运行控制策略
6.2.7 面向电网辅助服务的控制技术
6.3 高温储热系统的实验
6.3.1 高温储热系统的模拟实验系统
6.3.2 高温储热系统的储热/放热实验
6.3.3 数据处理与结果分析
6.4 本章小结
参考文献
附录
附录A 换热介质的热物理性质
附录B 物性参数计算式
附录C 换热器传热系数的经验数值
附录D 常用保温材料热物理性能计算参数
附录E 中国商品电热合金线材计算用数据表
附录F 部分建筑供热负荷参考值