【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于結構應變能儲能的，具體涉及一種利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置。
技術介紹
1、隨著新能源技術的快速發展，如何高效存儲和釋放能量成為關鍵挑戰。傳統儲能方式存在諸多局限：電化學儲能方式成本較高，且在運行中會產生發熱現象，伴隨潛在的易燃易爆的風險，尤其在高溫環境下更為突出；抽水蓄能的方式雖然較為成熟，但對地理條件要求嚴苛，難以大規模推廣；飛輪儲能利用慣性儲存電量，但能量密度較低且供電持續性差，不適合大規模儲存風能和光能。這些限制導致新能源電量難以完全消納，進一步加劇了棄風棄光等問題。
2、目前已有利用溫差發電的技術，通過分別建立儲冷罐和儲熱罐構成溫差勢能并轉換為電力輸出。在我國西北高緯度地區，太陽輻射強烈，晝夜溫差顯著，以空氣為介質時晝夜溫差可達20℃，以沙為介質時晝夜溫差可達40℃，為溫差能的利用提供了天然且充足的資源。且這種溫差能通常在夜間發電，與日間的太陽能發電實現優勢互補。
3、此外，大溫差環境下通常會引起結構的顯著變形，從而為儲備應變能提供了可能性。結構應變能儲能是一種新型儲能方式，利用材料的彈性和變形能力存儲能量。然而，彈性應變能通常釋放過快，難以實現高效利用。因此，亟需開發一種能夠穩定存儲和緩慢釋放應變能的技術，以提高能量的利用效率，并適應不同天氣條件的儲能需求。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于針對現有技術中的上述不足，提供一種利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，以解決在現有的結構應變能儲能中，傳統的彈性應變能通常釋放過快，
2、為達到上述目的，本專利技術采取的技術方案是：
3、一種利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，其包括儲存應變能模塊、溫敏底座和剛性外殼；
4、所述溫敏底座設于所述剛性外殼內的一端，所述儲存應變能模塊設于所述剛性外殼內的另一端；所述溫敏底座的一端與電機連接，所述溫敏底座的另一端通過變形傳遞模塊與儲存應變能模塊的一端連接；所述儲存應變能模塊的另一端與發電模塊連接。
5、進一步的，所述儲存應變能模塊包括至少一根彈簧；所述彈簧的材質為溫度不敏感材料。
6、進一步的，多根所述彈簧互為嵌套布置。
7、進一步的，多根所述彈簧并列布置。
8、進一步的，所述溫敏底座的材質為溫度敏感材料。
9、進一步的，所述剛性外殼的材質為金屬導熱材料。
10、進一步的，因溫度變化由溫敏底座傳遞至儲存應變能模塊的應變能wt為：
11、
12、其中，e為儲存應變能模塊材料的彈性模量；α1,α2分別為儲存應變能模塊和溫敏底座的線膨脹系數；δt為外界環境的溫度變化量；v為儲存應變能模塊的體積。
13、進一步的，當日間太陽輻射強或是在強風時，電機作業將富余電能張緊儲存于儲存應變能模塊中，此時，儲存應變能模塊的應變能總量wtotal為：
14、wtotal＝wt+β1we
15、其中，we為富余電能，β1為電能轉化為應變能的能量損失率。
16、進一步的，當溫敏底座發生溫致收縮時，帶動儲存應變能模塊伸長，釋放應變能：
17、
18、其中，rw為應變能釋放率。
19、本專利技術提供的利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，具有以下有益效果：
20、1、本專利技術利用溫度不敏感材料和溫敏底座的耦合效應解決彈性應變能釋放過快的問題，通過自然溫差控制應變能釋放速率實現穩定發電，這種發電方式同時可與太陽能發電實現優勢互補，作為儲存太陽能、風能的一種形式。
21、2、本專利技術通過白天溫敏底座和溫度不敏感材料的耦合效應儲備應變能，夜間溫度降低控制應變能釋放速率，與太陽能發電優勢互補，實現穩定的電能輸出。
22、3、本專利技術與傳統的建立儲冷罐和儲熱罐的溫差儲能方式相比，沒有換熱介質泄漏風險，更為安全環保，適合長期運行。
23、4、本專利技術基于溫差效應的應變儲能發電方法，無需增加額外的機械裝置，無振動及噪聲影響，且結構簡單緊湊、占地面積小，可降低成本且有利于后期的運行維護。
24、5、本專利技術有效解決新能源電能消納的問題，且原理簡單，操作及運維方便，可實現風光儲聯合發電，且該方法安全無污染，在能量轉換的過程中近乎零排放。為電力供應的“削峰平谷”開辟了新的技術途徑，為清潔能源的應用以及節能減排提供了進一步的技術支撐。
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1.一種利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，其特征在于：包括儲存應變能模塊、溫敏底座和剛性外殼；
2.根據權利要求1所述的利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，其特征在于：所述儲存應變能模塊包括至少一根彈簧；所述彈簧的材質為溫度不敏感材料。
3.根據權利要求2所述的利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，其特征在于：多根所述彈簧互為嵌套布置。
4.根據權利要求2所述的利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，其特征在于：多根所述彈簧并列布置。
5.根據權利要求1所述的利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，其特征在于：所述溫敏底座的材質為溫度敏感材料。
6.根據權利要求1所述的利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，其特征在于：所述剛性外殼的材質為金屬導熱材料。
7.根據權利要求2所述的利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，其特征在于，因溫度變化由溫敏底座傳遞至儲存應變能模塊的應變能Wt為：
8.根據權利要求7所述的利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，其特征在于，當日間太陽輻射強或是在強風時，電機作業將富余電能張緊儲存
9.根據權利要求7所述的利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，其特征在于，當溫敏底座發生溫致收縮時，帶動儲存應變能模塊伸長，釋放應變能：
...【技術特征摘要】
1.一種利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，其特征在于：包括儲存應變能模塊、溫敏底座和剛性外殼；
2.根據權利要求1所述的利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，其特征在于：所述儲存應變能模塊包括至少一根彈簧；所述彈簧的材質為溫度不敏感材料。
3.根據權利要求2所述的利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，其特征在于：多根所述彈簧互為嵌套布置。
4.根據權利要求2所述的利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，其特征在于：多根所述彈簧并列布置。
5.根據權利要求1所述的利用溫差的結構應變能采集和儲能裝置，其特征在于：所述溫敏底座的材質為溫度敏感材料。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：肖林，何雅雯，衛星，劉洋，盧元林，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發明
國別省市：
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