尽管具备节能环保的优点,但迫于稳定供热的需求,热电联产电站的电力调峰能力却被大幅削弱,而这也加重了可再生能源的消纳问题。蓄热装置的应用有利于热电联产机组获得更大的调峰裕度,结合传统热水单罐和相变蓄热的优势,在传统热水单罐中增加相变储热介质可以大幅提升蓄热罐的储能密度。由于相变温度与供热热水温度接近,以石蜡作为相变材料,制备成金属外壳相变球并以填充床的形式布置在蓄热罐内,以汽轮机抽汽为热源进行蓄热,放热时直接向热网输送热水。为了讨论这一蓄热方式的可行性,对斜温层相变蓄热罐进行了深入的实验研究。首先是对蓄放热基本运行特性的研究。针对不同流量、运行温度区间等工况,对比了斜温层相变蓄热罐与传统热水单罐的运行特性。为了反映罐内温度分层效果和效率,分析了无量纲温度、斜温层厚度、蓄放热功率和容量利用率等一系列参数。实验结果显示,斜温层相变蓄热罐的冷热分层效果不及传统热水蓄热罐,但得益于石蜡相变潜热的巨大蓄热量,在放热时仍能随着符合供热需求的热水释放出更多的热量,这一优势在运行流量较低时尤为突出。在放热过程中,热水出口温度会长时间维持在相变温度附近。为了充分发挥相变蓄热的优势,建议在实际应用中采用相变温度适度高于供热水温的相变材料。随后是结合实际运行需求对复杂工况运行特性的研究。在对斜温层相变蓄热罐周期性热源条件下的放热特性研究中,发现减小蓄热时间间隔以及增大蓄热流量均能起到稳定放热热水出口温度的作用,而在各周期净输出能量相近的情况下,前者作用更为明显。此外,在斜温层相变蓄热罐循环蓄放热运行特性的研究中,发现罐内温度场以及蓄放热用时、容量利用率等参数随循环次数增加呈现“收敛”现象,且“收敛”速度与稳定后的状态与蓄放热流量、运行温度区间和蓄放热完整程度有关。