CN104564550A - 一种势能存储发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种势能存储发电系统，包括重力发电装置、钢球提升装置、上存储槽、上放球器、下存储槽和下放球器，储能时，下存储槽中的钢球通过下放球器依次输送到钢球提升装置下部，钢球提升装置将钢球提升到高位后存储在上存储槽中；发电时，上存储槽中的钢球依次通过上放球器输送到重力发电装置上部，钢球下落时带动重力发电装置发电。本发明结构简单，便于维护，可以将平时多余或不可控的能量蓄积起来，等到需求时再智能控制随意释放，是一种用途广泛、智能化程度高、转化效率高、可离线可并网的势能存储发电系统。

Description

一种势能存储发电系统

[技术领域]

本发明涉及储能发电，尤其涉及一种势能存储发电系统。

[背景技术]

目前成熟的能源存储释放系统技术基本上有两种：即抽水蓄能和蓄电池储能。从某种程度上讲，这两种技术非常可靠，也非常成熟，国内电网已经大量的应用和普及，但这两种技术也存在一些不足。

蓄电池储能：1.生产制造蓄电池的过程中会污染损坏环境；2.蓄电池价格昂贵，一个小型的电站蓄电池的价格往往是其他所有设备的几倍甚至十几倍；3.蓄电池每三年要更换一次，维护成本太高；4.蓄电池不能长期存储能量，只能在较短的时间段内存储能量。

抽水蓄能电站：1.必须建造一个储量庞大、高度差较大的两个水库，因为这两个水库的建立往往影响地壳的内部结构，进而引发地震等危害较大的自然灾害；2.水库的建立必须依靠充足的水源，对无水地区只能望洋兴叹，无法应用；3.庞大的储水及其足够高度的落差极易在战争时期成为军事袭击或恐怖袭击的目标，进而引发大面积的不可救援的严重灾害；4.对于冬季结冰严重地区会直接影响其正常运行

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种简单易行，便于维护的势能存储发电系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种势能存储发电系统，包括重力发电装置、钢球提升装置、上存储槽、上放球器、下存储槽和下放球器，储能时，下存储槽中的钢球通过下放球器依次输送到钢球提升装置下部，钢球提升装置将钢球提升到高位后存储在上存储槽中；发电时，上存储槽中的钢球依次通过上放球器输送到重力发电装置上部，钢球下落时带动重力发电装置发电。

以上所述的势能存储发电系统，钢球提升装置和重力发电装置都包括链条传动机构；每套链条传动机构包括两个双排的链轮、双排链条和沿双排链条长度方向均匀布置的复数个球托，球托夹在双排链条两根链条之间的空隙中，球托的两端分别与两侧的链条铰接；两个链轮上下布置，钢球提升装置的上链轮由钢球提升装置的电动机驱动，重力发电装置的上链轮驱动重力发电装置的发电机。

以上所述的势能存储发电系统，每根链条包括复数个链节和复数块铰接板，复数个链节首尾相连形成环形链；铰接板沿环形链的长度方向均匀布置，一端固定在链节上，另一端包括球托的铰接孔。

以上所述的势能存储发电系统，球托包括环形的托架、两根铰接轴和一根卸球拐臂；两根铰接轴同轴并布置在托架两侧，铰接轴的轴线高于托架的上平面；卸球拐臂固定在在一根铰接轴的端部，钢球提升装置机架上部和重力发电装置机架的下部各包括卸球档块；钢球提升装置的球托越过运行的最高点后，重力发电装置的球托到达运行的最低点时，卸球拐臂触碰卸球档块，球托翻转，将钢球卸下。

以上所述的势能存储发电系统，所述的上放球器和下放球器各包括壳体8、转盘和转盘驱动机构；转盘布置在壳体8上方，转盘上包括至少一个接球孔，接球孔只能容纳一个钢球，壳体8包括一个漏球孔；转盘上的接球孔与壳体8上的漏球孔重合时，接球孔中的钢球通过漏球孔漏下；上放球器的转盘驱动机构与重力发电装置的链条传动机构联动；上放球器与上存储槽之间通过第一倾斜滑道连接，第一倾斜滑道下端的出口处设有挡板，上放球器转盘的接球孔转到第一倾斜滑道下端的出口处时，第一倾斜滑道向上放球器转盘的接球孔输入钢球；上放球器的漏球孔布置在重力发电装置链条传动机构顶部球托的的上方；下放球器的转盘驱动机构与钢球提升装置的链条传动机构联动；下放球器与上存储槽之间通过第二倾斜滑道连接，第二倾斜滑道下端的出口处设有挡板，下放球器转盘的接球孔转到第二倾斜滑道下端的出口处时，第二倾斜滑道向下放球器转盘的接球孔输入钢球；下放球器布置在钢球提升装置链条传动机构下部的侧面；下放球器的漏球孔通过倾斜漏斗向钢球提升装置下部的球托输送钢球。

以上所述的势能存储发电系统，所述的钢球是内部灌铅的空心钢球。

本发明势能存储发电系统结构简单，便于维护，可以将平时多余或不可控的能量蓄积起来，等到需求时再智能控制随意释放，是一种用途广泛、智能化程度高、转化效率高、可离线可并网的势能存储发电系统。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例势能存储发电系统的原理图。

图2是本发明实施例势能存储发电系统的链条传动机构的立体图。

图3是本发明实施例能存储发电系统球托的主视图。

图4是本发明实施例球托到达卸球位置的示意图。

图5是本发明实施例球托开始翻转的示意图。

图6是本发明实施例球托接近翻转终点位置的示意图。

图7是本发明实施例能存储发电系统放球器的主视图。

图8是本发明实施例能存储发电系统放球器的俯视图。

图9是本发明实施例能存储发电系统放球器的左视图。

图10是本发明实施例能存储发电系统放球器的立体图。

图11是本发明实施例能存储发电系统放球器的另一视角的立体图。

[具体实施方式]

本发明实施例势能存储发电系统的原理如图1所示，包括重力发电装置100、钢球提升装置200、上存储槽300、第一倾斜滑道700、上放球器400、下存储槽500、第二倾斜滑道800和下放球器600，储能时，下存储槽500中的钢球600通过第二倾斜滑道800/下放球器600和倾斜漏斗900依次输送到钢球提升装置200下部，钢球提升装置200将钢球600提升到高位后存储在上存储槽300中。发电时，上存储槽300中的钢球600依次通过第一倾斜滑道700和上放球器400输送到重力发电装置100上部，钢球600下落时带动重力发电装置100发电。

为了减小钢球的体积，钢球600是内部灌铅的空心钢球。

如图1和图2所示，钢球提升装置200和重力发电装置100都包括一套链条2传动机构。每套链条2传动机构包括上下两个双排链轮、双排链条2和沿双排链条2长度方向均匀布置的多个球托1。

每根链条2包括许多个链节201和许多块铰接板202，链节201首尾相连形成环形链。铰接板202沿环形链的长度方向均匀布置，铰接板202的一端固定在链节201上，另一端为悬臂端，上面有球托的铰接孔，球托1的两端铰接轴102穿过铰接板202的铰接孔，分别与两侧的铰接板202铰接。

钢球提升装置200的上链轮3为主动轮，由钢球提升装置200的电动机驱动，下链轮4为张紧轮。重力发电装置100的上链轮5为驱动轮，用来驱动重力发电装置100的发电机，下链轮6为张紧轮。

如图3所示，球托1包括环形的托架101、与托架101连接的两根铰接轴102和与铰接轴102连接的一根卸球拐臂103。两根铰接轴102同轴并布置在托架101两侧，托架101相对于铰接轴102偏置，铰接轴102的轴线0-0高于托架101的上平面101a。

如图4至图8所示，卸球拐臂103固定在在一根铰接轴102的端部，并与铰接轴102垂直。钢球提升装置200机架上部和重力发电装置100机架的下部各有一个卸球档块7。

当钢球提升装置200的球托1载着钢球600越过运行的最高点后，卸球拐臂103触碰卸球档块7，球托1翻转，将钢球600卸下。重力发电装置100的球托1载着钢球600到达运行的最低点时，卸球拐臂103触碰卸球档块7，球托1翻转，将钢球600卸下。

如图7至图11所示，放球器包括固定在机架上的壳体8、固定在壳体8下方的蜗轮蜗杆减速器9和由蜗轮蜗杆减速器9驱动的转盘10。转盘10上有一个或多数个接球孔1001，每一个接球孔1001只能容许放置一个钢球，转盘10固定在蜗轮蜗杆减速器9的输出轴上，随蜗轮蜗杆减速器9输出轴的转动而转动。转盘10下部没有底板，但能带动接球孔1001中的钢球600随蜗轮蜗杆减速器9输出轴的转动而做圆周运动。

放球器壳体8的底板上有一个漏球孔801，通过漏球孔801可以将转盘10上钢球漏下来，当钢球随蜗轮蜗杆转动运动至壳体8的的漏球孔801部位时，钢球穿过漏球孔801即被漏下。

与蜗轮蜗杆减速器9输入轴的链轮通过链条与与重力发电装置或钢球提升装置轴联的传动的链轮连接传动，通过预先设置的蜗轮蜗杆减速比及两个配合传动链轮齿数，形成减速比的合理搭配，达到分球器接球孔1001的运动与球托的运动同步，确保了分球器将每一个钢球准确无误的放置在一个球托上，实现分球器的分球放球功能。

放球器与存储槽之间通过倾斜滑道11连接；保证对放球器连续供给钢球。倾斜滑道11的下端的出口处设有弧形挡板1101，保证沿滑道11下滑的钢球进入转盘10上的接球孔1001。

上放球器的转盘驱动机构与重力发电装置的链条传动机构联动；上放球器与上存储槽之间通过第一倾斜滑道连接，第一倾斜滑道下端的出口处设有挡板，上放球器转盘10的接球孔1001转到第一倾斜滑道下端的出口处时，第一倾斜滑道向上放球器转盘10的接球孔1001输入钢球；上放球器的漏球孔801布置在重力发电装置链条传动机构顶部球托的的上方；

上放球器的转盘驱动机构与钢球提升装置的链条传动机构联动；下放球器与上存储槽之间通过第二倾斜滑道连接，第二倾斜滑道下端的出口处设有挡板，下放球器转盘10的接球孔1001转到第二倾斜滑道下端的出口处时，第二倾斜滑道向下放球器转盘10的接球孔1001输入钢球；下放球器布置在钢球提升装置链条传动机构下部的侧面；下放球器的漏球孔801通过倾斜漏斗向钢球提升装置下部的球托输送钢球。

上放球器和下放球器结构和尺寸可以完全一样，不同的仅仅是下放球器的壳体8漏球处多一个倾斜漏斗，确保放球器在球托的斜上方时，同样将钢球稳稳地放置在钢球提升装置200的球托上。

本发明以上实施例是一种利用势能蓄积、智能存储与释放、安全性高、可靠性好、效果优异的电力能源存储释放的系统。它能将目前电力部门不欢迎的太阳能、风能、潮汐能等垃圾能源变废为宝，直接变成主力发电系统或独立的微电网供电系统，还可以用来智能调节目前的大型电网的用电高峰与波谷，达到随心所欲任意调节，随意高效存储与应用目的。同时，由于该实施例的能量可以长久存储，还可以利用本系统将夏天的热存储起来，用于冬季取暖，如此，可以彻底解决中国长江以北的冬季取暖问题，彻底解决困扰政府的雾霾问题。

本发明以上实施例可以了将太阳能、风能、甚至是潮汐能等等一些目前公认的垃圾能源变废为宝，将这些散碎的能源既随时可以蓄积，又随时可以释放，同时，还可以用来智能调节电网的用电高峰与波谷，使得电网更加智能，更加随心所欲，本实施例的系统随时可以将电网的功率随用电的高峰到来而增大功率，又可以随用电低谷的到来进行能量蓄积，让电网更加高效、更加智能、更加可靠的应用到生产实际中来。本实施例的系统可以让人们更好更多的开发利用太阳能、风能、潮汐能等绿色能源。它不仅可以应用到现有的国家电网，而且可以自行建立可大可小并且用电功率波动较大的微电网，在工业、国防、科研、宇航等许多领域都有广阔的应用前景，也可以为国家节约大量的不可再生资源，从环保角度上讲，它也能为抑制地球温度逐年升高做出巨大贡献，具有很高的推广应用价值。

本实施例的系统的理论依据是能量守恒定律，即：能量既不会凭空产生，也不会凭空消亡，只能从一种存在形式转换为另一种形式，或者有一个物体转移到另外一个物体上，总体能量永远守恒。

当太阳能发电或者风力发电或者潮汐能发电或者电网的处于用电低谷时，本实施例的系统可以将这些能源用于重物的提升，以重力势能存储起来，当用户有需求或电网用电处于高峰时，再将这些储存的重力势能及时释放，转变成所需的电能。

以太阳能光伏发电为例，太阳能光伏发电只能是在有太阳的时候，风和日丽的时候，当阴雨天或黑天以后，就会出现不能发电或断电的状态，本实施例的系统是这样来转换存储的：当太阳能发电时，发出的电能并非直接通过逆变器上网，而是直接通过直流控制器控制下电能直接驱动电机旋转，从而带动钢球提升装置，将一个个大铁球从比较低的位置提升至比较高的地方。由于重物由低点上升至高点，存储了大量的重力势能，这种势能是由太阳能发电转换来的，这样来实现了太阳能发电的存储。

对风力发电也与太阳能类似，当有风的时候，其可以发电，当无风的时候，只能停止发电或断电，通过本实施例的系统可以一改原来那种直接并网的方式，以其发的电能带动一个或多个钢球提升装置，钢球提升装置将重物由低点上升至较高的位置点，同样以重力势能的形式将能量存储起来。

对潮汐能，也是同样，当潮汐现象发生时，利用潮汐能发电，将重物提升，在此不再赘述。

对电网高低谷用电调节，同样可以在用电低谷时，将电能以重力势能的方式存储起来。

Claims (6)

1.一种势能存储发电系统，包括重力发电装置，其特征在于，钢球提升装置、上存储槽、上放球器、下存储槽和下放球器，储能时，下存储槽中的钢球通过下放球器依次输送到钢球提升装置下部，钢球提升装置将钢球提升到高位后存储在上存储槽中；发电时，上存储槽中的钢球依次通过上放球器输送到重力发电装置上部，钢球下落时带动重力发电装置发电。

2.根据权利要求1所述的势能存储发电系统，其特征在于，钢球提升装置和重力发电装置都包括链条传动机构；每套链条传动机构包括两个双排的链轮、双排链条和沿双排链条长度方向均匀布置的复数个球托，球托夹在双排链条两根链条之间的空隙中，球托的两端分别与两侧的链条铰接；两个链轮上下布置，钢球提升装置的上链轮由钢球提升装置的电动机驱动，重力发电装置的上链轮驱动重力发电装置的发电机。

3.根据权利要求2所述的势能存储发电系统，其特征在于，每根链条包括复数个链节和复数块铰接板，复数个链节首尾相连形成环形链；铰接板沿环形链的长度方向均匀布置，一端固定在链节上，另一端包括球托的铰接孔。

4.根据权利要求2所述的势能存储发电系统，其特征在于，球托包括环形的托架、两根铰接轴和一根卸球拐臂；两根铰接轴同轴并布置在托架两侧，铰接轴的轴线高于托架的上平面；卸球拐臂固定在在一根铰接轴的端部，钢球提升装置机架上部和重力发电装置机架的下部各包括卸球档块；钢球提升装置的球托越过运行的最高点后，重力发电装置的球托到达运行的最低点时，卸球拐臂触碰卸球档块，球托翻转，将钢球卸下。

5.根据权利要求2所述的势能存储发电系统，其特征在于，所述的上放球器和下放球器各包括壳体8、转盘和转盘驱动机构；转盘布置在壳体8上方，转盘上包括至少一个接球孔，接球孔只能容纳一个钢球，壳体8包括一个漏球孔；转盘上的接球孔与壳体8上的漏球孔重合时，接球孔中的钢球通过漏球孔漏下；上放球器的转盘驱动机构与重力发电装置的链条传动机构联动；上放球器与上存储槽之间通过第一倾斜滑道连接，第一倾斜滑道下端的出口处设有挡板，上放球器转盘的接球孔转到第一倾斜滑道下端的出口处时，第一倾斜滑道向上放球器转盘的接球孔输入钢球；上放球器的漏球孔布置在重力发电装置链条传动机构顶部球托的的上方；下放球器的转盘驱动机构与钢球提升装置的链条传动机构联动；下放球器与上存储槽之间通过第二倾斜滑道连接，第二倾斜滑道下端的出口处设有挡板，下放球器转盘的接球孔转到第二倾斜滑道下端的出口处时，第二倾斜滑道向下放球器转盘的接球孔输入钢球；下放球器布置在钢球提升装置链条传动机构下部的侧面；下放球器的漏球孔通过倾斜漏斗向钢球提升装置下部的球托输送钢球。

6.根据权利要求1所述的势能存储发电系统，其特征在于，所述的钢球是内部灌铅的空心钢球。