CN106981884A - 通用型可再生能源发电存储系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通用型可再生能源发电存储系统，包括：电动机与发电机；还包括：高位升降装置；与高位升降装置配合的负载提斗；搭载在负载提斗上的重力负载；与电动机均通过电性方式连接的电动机控制器、输入电缆；与电动机传动连接的电动机变速控制器；与发电机均通过电性方式连接的发电机控制器、输出电缆；与发电机传动连接的发电机变速控制器。本发明将风电，光电，水电，热电，核电等系列多余电能进行智能环保物理储存,从而对电网进行调峰填谷，可大幅提高电站的运行经济效益,使得电网电压更趋于稳定的同时，储存了大量的后备电源，消纳了大量的多余电能。
Description
技术领域
本发明涉及电能存储装置技术领域，更具体的说是涉及一种通用型可再生能源发电存储系统。
背景技术
近年来，我国利用风力、太阳能、核、水利等资源进行发电的设施大规模投产，可是由于就地消纳空间不足，导致了西南地区弃水、三北地区弃风弃光现象的发生，并且日益加剧，现有的蓄能存储系统为抽水蓄能电站，因为弃能现象加剧，所以迫切需要建设更多的抽水蓄能电站来缓解消纳当前巨大的弃能空间，以促进电力行业可持续发展。可是开发一座抽水蓄能电站，周期漫长，成本高，前期需要经过长期勘察测绘，通过多次调研反复讨论和论证，而且开发时需要移民动迁，山体开挖耗资巨大，容易破坏隐形生态链引起环境污染，并且开发后对生态环境的隐形破坏价值无法估算；同时抽水蓄能电站在参与电网削峰填谷时反应迟缓，调节能力差。
因此提供一种建造方便、智能环保、高效调节电网峰谷的通用型可再生能源发电存储系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种通用型可再生能源发电存储系统，不仅解决了各种发电站的弃能问题，而且对环境破坏程度低，绿色环保，同时整体结构采用模块化组装设计，使建造成本低周期短，对建造环境要求低，建造起来选址灵活，可以充分利用自然环境改造后进行建造。对电网调峰调频能力稳定可靠,使电网的利用率发挥到极限,解决了电网高峰的瓶颈，让电网运行更安全可靠。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种通用型可再生能源发电存储系统，包括：电动机与发电机；还包括：高位升降装置；与所述高位升降装置配合的负载提斗；搭载在所述负载提斗上的重力负载；与所述电动机均通过电性方式连接的电动机控制器、输入电缆；与所述电动机通过传动方式连接的电动机变速控制器；与所述发电机均通过电性方式连接的发电机控制器、输出电缆；与所述发电机传动连接的发电机变速控制器。
优选的，在上述通用型可再生能源发电存储系统中，所述高位升降装置包括：塔式滑轮提升装置、塔式齿轮提升装置、斜坡轨道提升装置、环形轨道提升装置，并且均通过可拆分模块组装而成，建造周期短，并且各模块可批量生产，从而降低了生产成本，并且设备维护起来简单便捷。
优选的，在上述通用型可再生能源发电存储系统中，所述塔式滑轮提升装置上设置有滑轮组，穿过所述滑轮组的钢缆连接有电动机绞桶总成、发电机绞桶总成，并且所述电动机绞桶总成、发电机绞桶总成均连接到所述负载提斗；所述电动机绞桶总成与所述电动机通过传动方式连接，其中所述发电机绞桶总成与所述发电机通过传动方式连接。电力峰值时，通过所述输入电缆输入电能，使所述电动机转动带动所述电动机绞桶总成转动收卷钢缆，使所述滑轮组驱动所述负载提斗上升，进行蓄能，蓄能过程中所述发电机以及所述发电机绞桶总成从动；待电力谷值电网需求高峰时，所述发电机控制器控制所述负载提斗下行，所述负载提斗的重力势能转化为动能，驱动所述发电机转动发电并通过所述输出电缆输出电能，发电过程中所述电动机以及所述电动机绞桶总成从动。
优选的，在上述通用型可再生能源发电存储系统中，所述塔式齿轮提升装置上设置有齿条，还设置有与所述齿条匹配啮合的电动机齿轮、发电机齿轮；所述电动机齿轮通过传动方式与所述电动机连接，所述发电机齿轮通过传动方式与所述发电机连接，并且所述电动机与所述发电机均与所述负载提斗固定连接。电力峰值时，通过所述输入电缆输入电能，使所述电动机转动带动所述电动机齿轮转动从而驱动所述负载提斗上升，进行蓄能，蓄能过程中所述发电机以及所述发电机齿轮从动；待电力谷值电网需求高峰时，所述发电机控制器控制所述负载提斗下行，所述负载提斗的重力势能转化为动能，通过所述发电机齿轮驱动所述发电机转动发电并通过所述输出电缆输出电能，发电过程中所述电动机以及所述电动机齿轮从动；蓄能过程中，所述电动机齿轮带动负载提斗上升到存储的高度，到达预定高度时，所述电动机控制器可根据系统设定的模式智能运行，使蓄能和释能转换速度快。
优选的，在上述通用型可再生能源发电存储系统中，所述斜坡轨道提升装置设置有轨道，还设置有与所述轨道匹配的滚轮装置，所述滚轮装置固定连接在所述负载提斗底部；所述电动机与所述发电机均通过传动方式连接到所述滚轮装置；并且所述电动机与所述发电机固定连接在所述负载提斗上。电力峰值时，通过所述输入电缆输入电能，使所述电动机转动带动所述滚轮装置转动，从而驱动所述负载提斗上行，进行蓄能，蓄能过程中，所述发电机从动；待电力谷值电网需求高峰时，所述发电机控制器控制所述负载提斗下行，所述负载提斗的重力势能转化为动能，通过所述滚轮装置驱动所述电动机转动发电并通过所述输出电缆输出电能，发电过程中所述电动机从动；所述轨道可铺设在荒坡上，通过所述滚轮装置使所述负载提斗可在所述轨道上运行，在电网谷值期间提供电能，在电网峰期所述负载提斗上行蓄能，蓄能与发电过程通过所述电动机控制器和所述发电机控制器灵活控制，使储能和发电两种模式间转换速度快。
优选的，在上述通用型可再生能源发电存储系统中，所述环形轨道提升装置设置有环形轨道，还设置有与所述环形轨道匹配的轨道滚轮装置，并且所述轨道滚轮装置设置在所述负载提斗的底部；所述电动机与所述发电机均通过传动方式连接到所述轨道滚轮装置，所述电动机与所述发电机均固定连接在所述负载提斗上。电力峰值时，通过所述输入电缆输入电能，使所述电动机转动带动所述轨道滚轮装置转动，从而驱动所述负载提斗沿所述环形轨道上升，进行蓄能，蓄能过程中，所述发电机从动；待电力谷值电网需求高峰时，所述发电机控制器控制所述负载提斗下行，所述负载提斗的重力势能转化为动能，通过所述轨道滚轮装置驱动所述发电机转动发电并通过所述输出电缆输出电能，发电过程中所述电动机从动；所述环形轨道围绕荒山进行环形铺设逐渐升高或者铺设到带有逐渐上升环形边的环形塔上，利用所述轨道滚轮装置使所述负载提斗在所述环形轨道上运动，轨迹是环山或环塔的，电网峰值期间驱动所述负载提斗沿所述环形轨道上行，电网谷值期间所述负载提斗下行使所述发电机发电，随着电网实际需求灵活运行，遇突发情况时快速反应输出电能，此结构储存能量巨大，可消纳大部分剩余能量。
优选的，在上述通用型可再生能源发电存储系统中，所述重力负载包括：铅块、铁块；所述重力负载重量与整个系统输出功率有关，所述重力负载重量越大，调峰能力越大，储存的能量越多。
优选的，在上述通用型可再生能源发电存储系统中，所述滚轮装置安装有带钢圈的滚轮，使运行过程中的摩擦损耗较小，并且耐磨损，有助于整个系统的稳定运行。
优选的，在上述通用型可再生能源发电存储系统中，所述轨道滚轮装置安装有带钢圈的滚轮，使运行过程中的摩擦损耗较小，并且耐磨损，有助于整个系统的稳定运行。
优选的，在上述通用型可再生能源发电存储系统中，安装在所述斜坡轨道提升装置与所述环形轨道提升装置上的所述负载提斗底部均设置有滑动电极，并且均通过电性方式连接到所述输入电缆与所述输出电缆，能够将所述输入电缆中的电能通过所述滑动电极输送给所述电动机，将所述发电机的电能通过所述电极输送到所述输出电缆。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种通用型可再生能源发电存储系统，一方面本发明采用模块化结构设计，不管是采用分布式或者集中式建造，都可以随着当地地形地貌和电网负荷中心的需求灵活组建并且安装，按照功率大小可分成多种配置，不受交通地形限制，只要有闲置的地理位置就可以建设，建设周期短，从而节省了大量前期考察、各种生态论证以及安装选址时间，对生态环境没有破坏，达到真正意义上的绿色环保，整个系统完善之后，能够很大程度的吸纳废弃电能，将能源存储起来，使能源利用率达到最大化。
另一方面，单个模块设备生产起来简单，可批量生产，从而降低了制造成本，并且利用现有的并网发电技术对多余电能进行储存，大大提高了能源利用率；本发明分成多种可变搭配结构，利用模块化将现有的成熟升降技术与发电电动技术和自动控制系统巧妙结合，使生产以及布置组建和后续的维护调试升级简单化，并且可以按照地形地貌，因地制宜的选择功率模块大小，灵活的搭建设备系统。
本发明采用模块化组建施工简单，模块化的设计容易批量生产使得建造成本低、周期短，整个存储系统储量大、环保无污染，对电网调峰调频稳定可靠,提高了能源的利用率,解决了电网高峰的瓶颈，让电网运行更安全可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为塔式滑轮提升装置的结构图；
图2附图为塔式齿轮提升装置结构图及局部放大图；
图3附图为斜坡轨道提升装置结构图；
图4附图为环形轨道提升装置结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种通用型可再生能源发电存储系统，利用模块化的组建使施工简单，建造周期大大缩减，模块化设计易批量生产，升级维护简单，并且对建造环境要求低，建造时选址灵活，不受地域影响，而且对生态环境不会造成影响，达到真正意义上的环保无污染，可对电网进行高效的调峰填谷，大幅提高电站运行经济效益,使得电网电压更趋于稳定的同时，储存了大量的后备电能，消纳了巨大的多余电能。
本发明公开了一种通用型可再生能源发电存储系统，包括：电动机1与发电机2；还包括：高位升降装置3；与所述高位升降装置3配合的负载提斗4；搭载在所述负载提斗4上的重力负载5；与所述电动机1均通过电性方式连接的电动机控制器6、输入电缆7；与所述电动机1通过传动方式连接的电动机变速控制器8；与所述发电机2均通过电性方式连接的发电机控制器9、输出电缆10；与所述发电机2传动连接的发电机变速控制器11。
为了进一步优化上述技术方案，高位升降装置3包括：塔式滑轮提升装置12、塔式齿轮提升装置13、斜坡轨道提升装置14、环形轨道提升装置15，并且均通过可拆分模块组装而成，使建造周期短，并且各模块可批量生产，从而降低了生产成本，并且安装维护简单。
为了进一步优化上述技术方案，塔式滑轮提升装置12上设置有滑轮组16，穿过滑轮组16的钢缆连接有电动机绞桶总成17、发电机绞桶总成18，并且电动机绞桶总成17、发电机绞桶总成18均连接到负载提斗4；电动机绞桶总成17与电动机1通过传动方式连接，其中发电机绞桶总成18与发电机2通过传动方式连接。电力峰值时，通过输入电缆7输入电能，使电动机1转动带动电动机绞桶总成17转动收卷钢缆，使滑轮组16驱动负载提斗4上升，进行蓄能，蓄能过程中发电机2以及发电机绞桶总成18从动；待电力谷值电网需求高峰时，发电机控制器9控制负载提斗4下行，负载提斗4的重力势能转化为动能，驱动发电机2转动发电并通过输出电缆10输出电能，发电过程中电动机1以及电动机绞桶总成17从动；利用滑轮结构将重力负载5牵引至随电网波动的合理高度，达到一定高度时，系统则根据电网需求灵活的上升下降运行。塔式滑轮提升装置12可随地形安装在输电铁塔、高速路桥桥墩、风力发电站布设电网周围大量闲置区域，以及小区闲置区域等方便设备运行的任何地方。
为了进一步优化上述技术方案，塔式齿轮提升装置13上设置有齿条19，还设置有与齿条19匹配啮合的电动机齿轮20、发电机齿轮21；电动机齿轮20通过传动方式与电动机1连接，发电机齿轮21通过传动方式与发电机2连接，并且电动机1与发电机2均与负载提斗4固定连接。电力峰值时，通过输入电缆7输入电能，使电动机1转动并带动电动机齿轮20转动从而驱动负载提斗4上升，进行蓄能，蓄能过程中发电机2以及发电机齿轮21从动；待电力谷值电网需求高峰时，发电机控制器9控制负载提斗4下行，负载提斗4的重力势能转化为动能，通过发电机齿轮21驱动发电机2转动发电，并通过输出电缆10输出电能，发电过程中电动机1以及电动机齿轮20从动；蓄能过程中，电动机齿轮20带动负载提斗4上升到存储的高度，到达预定高度时，电动机控制器6可根据系统设定的模式智能运行，使蓄能和释能转换速度快。
为了进一步优化上述技术方案，斜坡轨道提升装置14设置有轨道22，还设置有与轨道22匹配的滚轮装置23，滚轮装置23固定连接在负载提斗4底部；电动机1与发电机2均通过传动方式连接到滚轮装置23；并且电动机1与发电机2固定连接在负载提斗4上。电力峰值时，通过输入电缆7输入电能，使电动机1转动带动滚轮装置23转动，从而驱动负载提斗4上升，进行蓄能，蓄能过程中，发电机2从动；待电力谷值电网需求高峰时，发电机控制器9控制负载提斗4下行，负载提斗4的重力势能转化为动能，通过滚轮装置23驱动电动机1转动发电并通过输出电缆10输出电能，发电过程中电动机1从动；轨道22可铺设在荒坡上，通过滚轮装置23使负载提斗4可在轨道22上运行，在电网谷值期间提供电能，在电网峰期负载提斗4上行蓄能，蓄能与发电过程通过电动机控制器6和发电机控制器9灵活控制，使储能和发电两种模式间转换速度快。利用轮式可动负载在荒坡斜向铺装轨道22上运行，在电网峰值期间提供电能，在电网富裕期间负载自动反向运行，灵活的启动停止，使储能和释能转换速度快。
为了进一步优化上述技术方案，环形轨道提升装置15设置有环形轨道24，还设置有与环形轨道24匹配的轨道滚轮装置25，并且轨道滚轮装置25设置在负载提斗4的底部；电动机1与发电机2均通过传动方式连接到轨道滚轮装置25，电动机1与发电机2均固定连接在负载提斗4上。电力峰值时，通过输入电缆7输入电能，使电动机1转动带动轨道滚轮装置25转动，从而驱动负载提斗4沿环形轨道24上升，进行蓄能，蓄能过程中，发电机2从动；待电力谷值电网需求高峰时，发电机控制器9控制负载提斗4下行，负载提斗4的重力势能转化为动能，通过轨道滚轮装置25驱动发电机2转动发电并通过输出电缆10输出电能，发电过程中电动机1从动；环形轨道24围绕荒山进行环形铺设逐渐升高或者铺设到带有逐渐上升环形边的环形塔上，利用轨道滚轮装置25使负载提斗4在环形轨道24上运动，轨迹是环山或环塔的，电网峰值期间驱动负载提斗4沿环形轨道24上行，电网谷值期间负载提斗4下行使发电机2发电，随着电网实际需求灵活运行，遇突发情况时快速反应输出电能，此结构储存能量巨大，可消纳大部分剩余能量。
为了进一步优化上述技术方案，重力负载5包括：铅块、铁块；重力负载5重量与整个系统输出功率有关，重力负载5重量越大，对电网调节能力越强，储存的能量越多。
为了进一步优化上述技术方案，滚轮装置23安装有带钢圈的滚轮，使运行过程中的摩擦损耗较小转换效率高，并且耐磨损，有助于整个系统的稳定运行。
为了进一步优化上述技术方案，轨道滚轮装置25安装有带钢圈的滚轮，使运行过程中的摩擦损耗较小转换效率高，并且耐磨损，有助于整个系统的稳定运行。
为了进一步优化上述技术方案，安装在斜坡轨道提升装置14与环形轨道提升装置15上的所述负载提斗4底部均设置有滑动电极26，并且均通过电性方式连接到所述输入电缆7与所述输出电缆10，能够将所述输入电缆中7的电能通过所述滑动电极26输送给所述电动机1，将所述发电机2的电能通过所述电极26输送到所述输出电缆10。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种通用型可再生能源发电存储系统，包括：电动机(1)与发电机(2)；其特征在于，还包括：高位升降装置(3)；与所述高位升降装置(3)配合的负载提斗(4)；搭载在所述负载提斗(4)上的重力负载(5)；与所述电动机(1)均通过电性方式连接的电动机控制器(6)、输入电缆(7)；与所述电动机(1)通过传动方式连接的电动机变速控制器(8)；与所述发电机(2)均通过电性方式连接的发电机控制器(9)、输出电缆(10)；与所述发电机(2)传动连接的发电机变速控制器(11)。
2.根据权利要求1所述的通用型可再生能源发电存储系统，其特征在于，所述高位升降装置(3)通过可拆分模块组装而成，包括：塔式滑轮提升装置(12)、塔式齿轮提升装置(13)、斜坡轨道提升装置(14)、环形轨道提升装置(15)。
3.根据权利要求2所述的通用型可再生能源发电存储系统，其特征在于，所述塔式滑轮提升装置(12)上设置有滑轮组(16)，穿过所述滑轮组(16)的钢缆连接有电动机绞桶总成(17)、发电机绞桶总成(18)，并且所述电动机绞桶总成(17)、发电机绞桶总成(18)均连接到所述负载提斗(4)；所述电动机绞桶总成(17)与所述电动机(1)通过传动方式连接；其中所述发电机绞桶总成(18)与所述发电机(2)通过传动方式连接。
4.根据权利要求2所述的通用型可再生能源发电存储系统，其特征在于，所述塔式齿轮提升装置(13)上设置有齿条(19)，还设置有与所述齿条(19)匹配啮合的电动机齿轮(20)、发电机齿轮(21)；所述电动机齿轮(20)通过传动方式与所述电动机(1)连接，所述发电机齿轮(21)通过传动方式与所述发电机(2)连接，并且所述电动机(1)与所述发电机(2)均与所述负载提斗(4)固定连接。
5.根据权利要求2所述的通用型可再生能源发电存储系统，其特征在于，所述斜坡轨道提升装置(14)设置有轨道(22)，还设置有与所述轨道(22)匹配的滚轮装置(23)，所述滚轮装置(23)固定连接在所述负载提斗(4)底部；所述电动机(1)与所述发电机(2)均通过传动方式连接到所述滚轮装置(23)；并且所述电动机(1)与所述发电机(2)固定连接在所述负载提斗(4)上。
6.根据权利要求2所述的通用型可再生能源发电存储系统，其特征在于，所述环形轨道提升装置(15)设置有环形轨道(24)，以及与所述环形轨道(24)匹配的轨道滚轮装置(25)，并且所述轨道滚轮装置(25)设置在所述负载提斗(4)的底部；所述电动机(1)与所述发电机(2)均通过传动方式连接到所述轨道滚轮装置(25)，所述电动机(1)与所述发电机(2)均固定连接在所述负载提斗(4)上。
7.根据权利要求1所述的通用型可再生能源发电存储系统，其特征在于，所述重力负载(5)包括：铅块、铁块。
8.根据权利要求5所述的通用型可再生能源发电存储系统，其特征在于，所述滚轮装置(23)上安装有带钢圈的滚轮。
9.根据权利要求6所述的通用型可再生能源发电存储系统，其特征在于，所述轨道滚轮装置(25)上安装有带钢圈的滚轮。
10.根据权利要求2所述的通用型可再生能源发电存储系统，其特征在于，安装在所述斜坡轨道提升装置(14)与所述环形轨道提升装置(15)上的所述负载提斗(4)底部均设置有滑动电极(26)，并且均通过电性方式连接到所述输入电缆(7)与所述输出电缆(10)。
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2017
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