本发明涉及一种基于高过冷相变储能材料的长期储能装置及释热调控策略，属于相变储能。
背景技术：
0、技术背景
1、太阳能的利用、工业余热的回收可有效缓解能源供应的压力，并提高能源的利用效率。储热技术作为一种重要的储能手段，可广泛地应用在太阳能光热储存和工业余热回收领域。
2、相变储能技术作为储能技术的一种，具有储能密度大，储能体积小，在储能领域受到越来越多的青睐。然而部分相变材料由于高过冷的存在，无法按照需求进行及时的储放热，在实际应用过程中受到了严重限制，且高过冷相变材料在释热过程中缺乏完整有效的调控策略，因此在相当程度上限制了储能技术的发展。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于高过冷相变储能材料的长期储能装置及释热调控策略。旨在解决高过冷相变材料在释热过程中过冷度高、结晶困难的缺陷，实现对相变材料释热过程的调控。
2、为了实现上述目的，本发明提出了一种基于高过冷相变储能材料的长期储能装置，包括相变材料容器、温度监控装置、晶种添加装置、超声波发生装置及控制面板；所述相变材料容器包括保温层、柱形金属壳体、环形金属盘管；所述温度监控装置包括热电偶测温仪、第一测温点、第二测温点、第二测温点、第四测温点、第五测温点；所述晶种添加装置包括晶种存储箱、第一进料管道、第二进料管道、第一阀门、第二阀门；所述超声波发生装置包括第一超声波发生器、第二超声波发生器、第三超声波发生器；
3、所述控制面板与所述温度监控装置、所述晶种添加装置、所述超声波发生装置连接；
4、所述柱形金属壳体由所述保温层包覆；所述保温层为无机类保温材料，所述柱形金属壳体内充装相变材料；所述环形金属盘管内流通换热工质。
5、优选的，所述第一测温点设置在所述柱形金属壳体底端近壁处；所述第二测温点设置在所述柱形金属壳体中心位置处；所述第三测温点设置在所述柱形金属壳体顶端近壁处；所述第四测温点设置在近所述第二超声波发生器位置处；所述第五测温点设置在近所述第三超声波发生器位置处；所述控制面板通过所述温度监控装置来收集测温点的温度参数。
6、优选的，所述晶种存储箱中所存储的晶种为所述柱形金属壳体中充装的相变材料的固态颗粒状物质；所述柱形金属壳体与所述晶种存储箱由对称布置的所述第一进料管道、所述第二进料管道连通；所述第一进料管道、所述第二进料管道由所述晶种存储箱引出延伸至所述柱形金属壳体底部。
7、优选的，所述相变材料种类包含但不限于糖醇、水合无机盐或者其中一种或几种的共晶物。
8、优选的，所述第一阀门、所述第二阀门依次设置在所述第一进料管道、所述第二进料管道上；所述控制面板控制所述第一阀门、所述第二阀门的启动与停止。
9、优选的，所述第一超声波发生器设置在所述柱形金属壳体下端；所述第二超声波发生器、所述第三超声波发生器依次设置在所述柱形金属壳体侧面中间位置处；所述控制面板控制所述第一超声波发生器、所述第二超声波发生器、所述第三超声波发生器的启动与停止。
10、本发明同时还提供了一种基于高过冷相变储能材料长期储能装置的释热调控策略，包含以下步骤：
11、步骤101，将高温热流工质引入所述环形金属盘管，对充装在所述柱形金属壳体内的相变材料进行加热，根据所述温度监控装置的温度信号，当所有测点温度均大于相变温度即相变材料完全熔化后停止加热，完成蓄能过程；
12、步骤102，利用相变材料存在的高过冷特性，在所述保温层的作用下，可将熔融的相变材料长期保存为过冷液态；
13、步骤103，当需要取热时，将冷流工质引入所述环形金属盘管；
14、步骤104，开启所述第一阀门、所述第二阀门，将所述晶钟存储箱中的晶种添加至所述柱形金属壳体底部，晶种的添加量为相变材料质量的0.05％-0.5％，添加的晶种与熔融相变材料为相同物质，与熔融相变材料具有相同类型晶体、相同的原子排列，会有效促进熔融相变材料从所述柱形金属壳体底部自下而上的结晶，降低相变材料的过冷，自下而上的结晶方式，有效减少了相变材料结晶过程中给所述柱形金属壳体带来的热应力，提高装置的稳定性；
15、步骤105，开启所述第一超声波发生器，自下而上强化熔融相变材料内部的扰动作用，促进结晶，降低过冷，同时开启所述第二超声波发生器、所述第三超声波发生器，所述第二超声波发生器、所述第三超声波发生器的开启促进相变材料在短时间内快速结晶放热，缩短相变材料释热的时间，提升释热速率。；
16、步骤106，根据所述温度监控装置测量的温度信号，相变材料的温度降低到预定值时，停止所述环形金属盘管中工质的流动，释热过程执行完毕。
17、当需要再次充-释热时，可重复以上步骤。
18、本发明的有益效果如下：
19、本发明的柱形金属壳体周围设置了保温层，可以将熔融相变材料在过冷液态下进行长期储存，减少热量损失。本发明的晶种添加装置和超声波发生装置能够有效解决高过冷相变材料在释热过程中存在高过冷及难以自发结晶的问题，且自下而上的结晶方式有益于减少结晶过程对设备造成的应力破坏，最终实现对相变材料释热过程的调控。
1.一种基于高过冷相变储能材料的长期储能装置，其特征在于，包括相变材料容器、温度监控装置、晶种添加装置、超声波发生装置及控制面板；所述相变材料容器包括保温层、柱形金属壳体、环形金属盘管；所述温度监控装置包括热电偶测温仪、第一测温点、第二测温点、第三测温点、第四测温点、第五测温点；所述晶种添加装置包括晶种存储箱、第一进料管道、第二进料管道、第一阀门、第二阀门；所述超声波发生装置包括第一超声波发生器、第二超声波发生器、第三超声波发生器；
2.根据权利要求2所述的一种基于高过冷相变储能材料的长期储能装置，其特征在于，所述第一测温点设置在所述柱形金属壳体底端近壁处；所述第二测温点设置在所述柱形金属壳体中心位置处；所述第三测温点设置在所述柱形金属壳体顶端近壁处；所述第四测温点设置在近所述第二超声波发生器位置处；所述第五测温点设置在近所述第三超声波发生器位置处；所述控制面板通过所述温度监控装置来收集测温点的温度参数。
3.根据权利要求3所述的一种基于高过冷相变储能材料的长期储能装置，其特征在于，所述晶种存储箱中所存储的晶种为所述柱形金属壳体中充装的相变材料的固态物质；所述柱形金属壳体与所述晶种存储箱由对称布置的所述第一进料管道、所述第二进料管道连通；所述第一进料管道、所述第二进料管道由所述晶种存储箱引出延伸至所述柱形金属壳体底部。
4.根据权利要求4所述的一种基于高过冷相变储能材料的长期储能装置，其特征在于，所述第一阀门、所述第二阀门依次设置在所述第一进料管道、所述第二进料管道上；所述控制面板控制所述第一阀门、所述第二阀门的启动与停止。
5.根据权利要求5所述的一种基于高过冷相变储能材料的长期储能装置，其特征在于，所述第一超声波发生器设置在所述柱形金属壳体下端；所述第二超声波发生器、所述第三超声波发生器依次设置在所述柱形金属壳体侧面中间位置处；所述控制面板控制所述第一超声波发生器、所述第二超声波发生器、所述第三超声波发生器的启动与停止。
6.一种基于高过冷相变储能材料长期储能装置的释热调控策略，其特征在于，包含以下步骤：
