CN103925176A - 一种提沙储能电站 - Google Patents

Abstract

一种提沙储能电站，其目的是利用提升和降低流沙的高度实现将间歇性的输入电能变成稳定输出的方便利用的电能，在高位沙库（1）的上方修建有桥梁（2），在高位沙库（1）的下面修建有隧道（4），在低位沙库（7）的上方修建有桥梁（8），在低位沙库（7）的下面修建有隧道（9），在高位沙库（1）和低位沙库（7）的底部设有漏沙口（5），将上方的沙库和下方的隧道联通，在漏沙口（5）处安装有流沙控制装置（6），在高位沙库（1）和低位沙库（7）之间修建有运沙通道（11），沿桥梁（8）、运沙通道（11）和隧道（4）的方向修建有轨道（10），在轨道（3）上安装有地面缆车提沙装置（12），在轨道（10）上安装有地面缆车发电装置（13）。

Description

一种提沙储能电站

技术领域

本发明属于储能技术领域，具体涉及一种利用地面缆车装置提升和降低流沙进行储能和发电的电站技术和装置。

背景技术

由于太阳能和风能存在间歇性，利用太阳能和风能所发的电能也存在间歇性问题，而人类所需要的能源则需要稳定且连续供应，因此将太阳能和风能所发的非连续性电能进行储存并在需要时转化为连续稳定的电能就非常必要。

在现有的大规模储能发电技术中，抽水蓄能发电技术得到的大量应用。但是在我国太阳能和风能资源丰富的西北地区，由于水资源短缺，建设抽水蓄能电站受到了很大制约。考虑到我国太阳能和风能资源丰富的地区同时也时距离沙漠较近的地区，因此采用提沙储能发电技术具有较好的应用价值和推广前景。

在现有的提沙储能发电技术中，由于沙的流动性差，使得沙子的装卸过程较为困难，设备复杂且自动化程度低，严重影响了提沙储能技术的应用。检索现有的已公开的文献，关于提沙储能技术的研究还未找到。检索专利文献，有一项技术成为与本专利技术较为类似最新技术。该项技术是已公开的“一种利用索道运输储能的风电功率调节装置”的发明专利技术，其专利申请号为201310332029.5，该技术以架空索道为运输装备，在架空索道两端设置有平整的堆物场，在两端的堆物场上设置有自动装卸设备，该技术通过两端的自动装卸设备将货物装上架空索道的货车里，通过架空索道向上提升货物进行储能，或者通过索道向下运输货物发电，实现储能发电的目的。该项技术明显存在着以下问题：

1、架空索道运载能力低。架空索道依赖钢丝绳支撑和牵引货车，依靠支架和托轮支撑钢丝绳，一般支架间距离大，其单个货车的运载能力较轨道式货车低，因此以其为基础的索道储能和发电能力相对较小，不适合建设成大型储能发电电站。

2、索道两端的自动装卸装置设备复杂、成本高、装卸困难，且耗时耗电、效率低。索道两端的自动装卸装置若能成功运行，其一端位置是相对固定位置的，另一端将是根据货物储存量的多少调整储存位置和储存高度，并且储存货物的频率也是随时变化的，这样一套装置要求具有复杂相当智能装置和运行设备，其建造安装成本高；二是大量装卸和储存货物时，必然存在从索道的两个末端向较远的距离输送的问题，这将会消耗大量能量，因此对于已经是高成本的新能源电力面言，运用此技术的经济竞争力相对较低。

3、平整的堆放场建设成本高。该技术以设置在索道两端的堆放场堆放货物，存在的问题是，在山顶和山脚下修建大规模的平整的堆放场成本高，由于在山顶和山脚下自然形在的尖顶和沟壑，及斜面，人工修建成大面积的平整的堆放场成本高。

4、装卸效率低。虽然高精度智能化的自动装卸装置可实现自动装卸功能，但需要将索道货车上的货物一车一车的装卸，并且堆放整齐，效率必然降低，不能适应大规模储能发电的需要。

发明内容

本发明提供了一种新型提沙储能电站装置，其目的是利用提升和降低流沙的高度实现将间歇性的输入电能变成稳定输出的方便利用的电能。

本发明一种提沙储能电站，在高处，或者在山顶上修建有高位沙库1，在低处，或者在山脚下修建有低位沙库7，在高位沙库1的上方修建有第一桥梁2，在高位沙库1的下面修建有第一隧道4，在低位沙库7的上方修建有第二桥梁8，在低位沙库7的下面修建有第二隧道9，在高位沙库1和低位沙库7的底部设有漏沙口5，漏沙口5将上方的沙库和下方的隧道联通，在漏沙口5处安装有流沙控制装置6，在高位沙库1和低位沙库7之间修建有运沙通道11，沿第一桥梁2、运沙通道11和第二隧道9的方向修建有第一轨道3，沿第二桥梁8、运沙通道11和第一隧道4的方向修建有第二轨道10，在第一轨道3上安装有地面缆车提沙装置12，在第二轨道10上安装有地面缆车发电装置13；所述的地面缆车发电装置13中动力机构为发电机，其他机构与地面缆车提沙装置12相同。

本发明的有益效果为：

1、地面轨道式缆车储能发电量大。地面轨道式缆车由于依靠地面和桥梁作支撑，承载能力强，运载货物能力强，储能功率高，发电容量大，适合于建设大规模储能电站。并且由于在地面运行，安装和维护方便，运行成本低。

2、沙库及底部隧道的设计省去了两端的自动装卸装置，即节省了设备成本，提高了装卸效率，又使整个装置更简单可靠。

3、倾斜式沙库适应性更广。本装置高位沙库和低位沙库一般设计在山顶和山脚下，大部分情况下山顶和山脚均为沟槽状，且为倾斜的，本发明技术充分利用这一地形条件，利用沟槽形成的天然条件建设沙库，利用倾斜面修建隧道，省时省工成本低。

4、多个漏沙口设计和多组缆车组成的缆车组可同时装卸多车货物，使装卸效率更高，储能能力和发电能力更强。

附图说明

图1 是本发明专利的提沙储能电站剖面示意图，图2 是提沙储能电站剖面意高位沙库横切面图，图3 是提沙储能电站俯视图，图4 是储能发电一体化装置高位沙库剖面图，图5 是储能发电一体化装置高位沙库俯视图；图中附图标记及对应名称为：高位沙库1，第一桥梁2，第一轨道3，第一隧道4，漏沙口5，流沙控制装置6，低位沙库7，第二桥梁8，第二隧道9，第二轨道10，运沙通道11，地面缆车提沙装置12，地面缆车发电装置13，缆车14。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本发明的实施作进一步详细说明，但对相关领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均有可能发生改变。所以，不应将本说明书理解为对本发明的限制。在本发明基本思想限制下的任何改变均属于本发明范畴之内，本发明的专利保护范围应有权利要求限制。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明提供了一种提沙储能电站技术，其具体实施方式是：在山顶上修建有高位沙库1，在山脚下修建有低位沙库7，在高位沙库1的上方修建有第一桥梁2，在高位沙库1的下面修建有第一隧道4，在低位沙库7的上方修建有第二桥梁8，在低位均沙库7的下面修建有第二隧道9，在高位沙库1和低位沙库7的底部设有漏沙口5，漏沙口5将上方的沙库和下方的隧道联通，在漏沙口5处安装有流沙控制装置6，在高位沙库1和低位沙库7之间修建有运沙通道11，沿第一桥梁2、运沙通道11和第二隧道8的方向修建有第一轨道3，沿第二桥梁8、运沙通道11和第一隧道4的方向修建有第二轨道10，在第一轨道3上安装有地面缆车提沙装置12，在第二轨道10上安装有地面缆车发电装置13；所述的地面缆车发电装置13中动力机构为发电机，其他机构与地面缆车提沙装置12相同。

如图1、图2、图3所示，高位沙库1和低位沙库7均为狭长的条带状，均为敞口型,上大下小，其横切面呈V字型，侧壁为光滑的倾斜面，在库底部沿狭长的方向设有1排～20排呈倒金字塔型的沙斗，在沙斗的塔尖处设有漏沙口5，每排漏沙口5的数量在1～20个之间，每排相邻两个漏沙口5的距离等于相邻两个缆车14的距离。

如图1、图4所示，高位沙库1或者是水平状,或者是倾斜状；低位沙库7或者是水平状,或者是倾斜状。

如图1、图3所示，地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的缆车14运行方式或者为循环式，或者是往复式；地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的缆车14车箱或者为自动翻转式货车车箱，或者是底部自动开闭式车箱；地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的缆车14或者是一个车箱，或者是由2～20个车箱组成的车组。

如图1、图4、图5所示，地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的动力及传动系统或者是相互独立式的，或者是一体化式的。

如图1、图2、图3所示，第一轨道3和第二轨道10或者是单轨式,或者是双轨式,或者是单轨中间加错车道方式；第一轨道3和第二轨道10或者是相互独立的，或者是在中间运沙通道11的部分共用轨道式的。

如图1、图2、图4所示，第一隧道4和第二隧道9的轴线与其上部沙库底部狭长方向的轴线相平行，第一隧道4和第二隧道9或者是单洞隧道或者是双洞隧道组，如果是双洞隧道组，则两个隧洞的末端是相互联通的。

如图1、图2所示，流沙控制装置6是阀板水平安装的电动阀门。

如图1、图2、图3、图4所示，根据提沙储能发电需求量的大小，由第一桥梁2、运沙通道11和第二隧道9组成的提沙通道，及安装在提沙通道上的第一轨道3和地面缆车提沙装置12有1～10个；由第二桥梁8、运沙通道11和第一隧道4组成的发电通道，及安装在发电通道上的第二轨道10和地面缆车发电装置13有1～10个。

下面结合具体的实施例对本发明专利技术进行进一步说明。

实施例1

如图1、图2、图3所示，高位沙库1和低位沙库7均为倾斜状，在库底部沿狭长的方向设有2排呈倒金字塔型的沙斗，在沙斗的塔尖处设有漏沙口5，每排沙斗5的数量为5个，第一隧道4和第二隧道9均为双洞隧道组，在每个隧道的正上方开设有一排漏沙口5，并且两个隧洞的末端是相互联通的。

第一轨道3和第二轨道10均为双轨式，第一轨道3和第二轨道10是相互独立的。

地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的动力及传动系统是相互独立的，地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的缆车14运行方式是往复式的，缆车14的车箱是底部自动开闭式车箱，由5个缆车14组成的缆车组一起运行。

第一轨道3和地面缆车提沙装置12只有1组；第二轨道10和地面缆车发电装置也只有1组。

实施例2

如图1、图2、图3所示，高位沙库1和低位沙库7均为水平状，在库底部沿狭长的方向设有4排呈倒金字塔型的沙斗，在沙斗的塔尖处设有漏沙口5，每排沙斗5的数量为20个，第一隧道4和第二隧道9均为双洞隧道组，在每个隧道的正上方并排开设有2排漏沙口5，并且两个隧洞的末端是相互联通的。

第一轨道3和第二轨道10均为双轨式，第一轨道3和第二轨道10是相互独立的。

地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的动力及传动系统是相互独立的，地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的缆车14运行方式是往复式的，缆车14的车箱是底部自动开闭式车箱，由20个缆车14组成的缆车组一起运行。

第一轨道3和地面缆车提沙装置12只有1组；第二轨道10和地面缆车发电装置也只有1组。

实施例3

如图1、图2、图3所示，高位沙库1和低位沙库7均为倾斜状，在库底部沿狭长的方向设有2排呈倒金字塔型的沙斗，在沙斗的塔尖处设有漏沙口5，每排沙斗5的数量为10个，第一隧道4和第二隧道9均为单洞隧道，在每个隧道的正上方开设有一排漏沙口5，并且两个隧洞的末端是相互联通的。

第一轨道3和第二轨道10均为中间带交错式车道的单轨轨道，第一轨道3和第二轨道10是相互独立的。

地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的动力及传动系统是相互独立的，地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的缆车14运行方式是往复式的，缆车14的车箱是底部自动开闭式车箱，由5个缆车14组成的缆车组一起运行。

第一轨道3和地面缆车提沙装置12只有1组；第二轨道10和地面缆车发电装置也只有1组。

实施例4

如图1、图2、图3所示，高位沙库1和低位沙库7均为倾斜状，在库底部沿狭长的方向设有1排呈倒金字塔型的沙斗，在沙斗的塔尖处设有漏沙口5，每排沙斗5的数量为8个，第一隧道4和第二隧道9均为双洞隧道组，在隧道的上方一侧开设有一排漏沙口5。

第一轨道3和第二轨道10均为双轨式，第一轨道3和第二轨道10是相互独立的。

地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的动力及传动系统是相互独立的，地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的缆车14运行方式是循环式的，缆车14的车箱是自动翻转式车箱，由8个缆车14组成的缆车组运行，在整个缆绳组成的圆圈上共均匀布置4组缆车组循环转动运行。

第一轨道3和地面缆车提沙装置12只有1组；第二轨道10和地面缆车发电装置也只有1组。

实施例5

如图1、图2、图3所示，高位沙库1和低位沙库7均为水平状，在库底部沿狭长的方向设有2排呈倒金字塔型的沙斗，在沙斗的塔尖处设有漏沙口5，每排沙斗5的数量为1个，第一隧道4和第二隧道9均为单洞隧道，在隧道的正上方开并排设有2个漏沙口5。

第一轨道3和第二轨道10均为双轨式，第一轨道3和第二轨道10是相互独立的。

地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的动力及传动系统是相互独立的，地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的缆车14运行方式是循环式的，缆车14的车箱是自动翻转式车箱，在缆绳上每隔3米安装1个缆车14运行。

第一轨道3和地面缆车提沙装置12只有1组；第二轨道10和地面缆车发电装置也只有1组。

实施例6

如图1、图2、图4、图5所示，高位沙库1和低位沙库7均为水平状，在库底部沿狭长的方向设有2排呈倒金字塔型的沙斗，在沙斗的塔尖处设有漏沙口5，每排沙斗5的数量为5个，第一隧道4和第二隧道9均为单洞隧道，在每个隧道的正上方并排开设有两排漏沙口5。

第一轨道3和第二轨道10均为双轨式，第一轨道3和第二轨道10在两端是相互独立的，在中间运沙通道11处是共用轨道式的。

地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的动力及传动系统是一体化式的，地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的缆车14运行方式是往复式的，缆车14的车箱是底部自动开闭式车箱，由5个缆车14组成的缆车组一起运行。

第一轨道3和地面缆车提沙装置12只有1组；第二轨道10和地面缆车发电装置也只有1组。

实施例7

如图1、图2、图3所示，提沙储能电站由15组地面缆车提沙装置12和15组地面缆车发电装置13组成，高位沙库1和低位沙库7均为倾斜状，在库底部沿狭长的方向设有20排呈倒金字塔型的沙斗，在沙斗的塔尖处设有漏沙口5，每排沙斗5的数量为10个。

第一隧道4和第二隧道9共有15组，有10组为单洞隧道，有5组为双洞隧道，在每个隧道的正上方并排开设有1排漏沙口5。

第一轨道3和第二轨道10均有15组，其中有10组为单轨中间带交错式车道的，有5组为双轨式轨道，第一轨道3和第二轨道10是相互独立的。

地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13均有15组，其动力及传动系统均是相互独立的，地面缆车提沙装置12和地面缆车发电装置13中的缆车14运行方式有往复式的，也有循环式的，缆车14的车箱是底部自动开闭式车箱，由10个缆车14组成的缆车组一起运行。

Claims (9)

1.一种提沙储能电站，其特征是：在高处，或者在山顶上修建有高位沙库（1），在低处，或者在山脚下修建有低位沙库（7），在高位沙库（1）的上方修建有第一桥梁（2），在高位沙库（1）的下面修建有第一隧道（4），在低位沙库（7）的上方修建有第二桥梁（8），在低位沙库（7）的下面修建有第二隧道（9），在高位沙库（1）和低位沙库（7）的底部设有漏沙口（5），漏沙口（5）将上方的沙库和下方的隧道联通，在漏沙口（5）处安装有流沙控制装置（6），在高位沙库（1）和低位沙库（7）之间修建有运沙通道（11），沿第一桥梁（2）、运沙通道（11）和第二隧道（9）的方向修建有第一轨道（3），沿第二桥梁（8）、运沙通道（11）和第一隧道（4）的方向修建有第二轨道（10），在第一轨道（3）上安装有地面缆车提沙装置（12），在第二轨道（10）上安装有地面缆车发电装置（13）；所述的地面缆车发电装置（13）中动力机构为发电机，其他机构与地面缆车提沙装置（12）相同。

2.根据权利要求1所述的提沙储能电站，其特征是：高位沙库（1）和低位沙库（7）均为狭长的条带状，均为敞口型，其横切面呈V字型，侧壁为光滑的倾斜面，在库底部沿狭长的方向设有1排～20排呈倒金字塔型的沙斗，在沙斗的塔尖处设有漏沙口（5），每排漏沙口（5）的数量在1～20个之间，每排相邻两个漏沙口（5）的距离等于相邻两个缆车（14）的距离。

3.根据权利要求1所述的提沙储能电站，其特征是：高位沙库（1）或者是水平状,或者是倾斜状；低位沙库（7）或者是水平状，或者是倾斜状。

4.根据权利要求1所述的提沙储能电站，其特征是：地面缆车提沙装置（12）和地面缆车发电装置（13）中的缆车（14）运行方式或者为循环式，或者是往复式；地面缆车提沙装置（12）和地面缆车发电装置（13）中的缆车（14）车箱或者为自动翻转式货车车箱，或者是底部自动开闭式车箱；地面缆车提沙装置（12）和地面缆车发电装置（13）中的缆车（14）或者是一个车箱，或者是由2～20个车箱组成的车组。

5.根据权利要求1所述的提沙储能电站，其特征是：地面缆车提沙装置（12）和地面缆车发电装置（13）中的动力及传动系统或者是相互独立式的，或者是一体化式的。

6.根据权利要求1所述的提沙储能电站，其特征是：第一轨道（3）和第二轨道（10）或者是单轨式,或者是双轨式,或者是单轨中间加错车道方式；第一轨道（3）和第二轨道（10）或者是相互独立的，或者是在中间运沙通道（11）的部分共用轨道式的。

7.根据权利要求1所述的提沙储能电站，其特征是：第一隧道（4）和第二隧道（9）的轴线与其上部沙库底部狭长方向的轴线相平行，第一隧道（4）和第二隧道（9）或者是单洞隧道或者是双洞隧道组，如果是双洞隧道组，则两个隧洞的末端是相互联通的。

8.根据权利要求1所述的提沙储能电站，其特征是：流沙控制装置（6）是阀板水平安装的电动阀门。

9.根据权利要求1所述的提沙储能电站，其特征是：根据提沙储能发电需求量的大小，由第一桥梁（2）、运沙通道（11）和第二隧道（9）组成的提沙通道，及安装在提沙通道上的第一轨道（3）和地面缆车提沙装置（12）有1～10个；由第二桥梁（8）、运沙通道（11）和第一隧道（4）组成的发电通道，及安装在发电通道上的第二轨道（10）和地面缆车发电装置（13）有1～10个。