CN110439765B - 一种齿条式储能装置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种齿条式储能装置，包括井筒，在井筒内设置有可相对井筒上下升降的筒柱，在井筒上端设置有电动发电装置，在电动发电装置与筒柱之间设置有传动机构，在传动机构上设置有具有单向上升辅助和刹车功能的第一刹车装置，还包括与电动发电装置、第一刹车装置电性连接的控制器；本发明还涉及一种齿条式储能装置的工作方法。本发明结构合理、操作简便，能将筒柱下降时的重力势能进行利用，将重力势能转化为电能进行利用，同时该装置设置多重防故障结构，避免筒柱坠落造成意外。

Description

一种齿条式储能装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种齿条式储能装置及其工作方法。
背景技术
发展绿色能源是全球大趋势，我国的风力发展迅猛，国家为调峰填谷、调频、调相特别投资配套来抽水储能，投资巨大，也跟不上风力和太阳能的发展脚步，如果让更多的家庭安装小型的储能设备，化整为零，将大大的降低我国的公共基础投资，也为个人家庭分时电价多出一项选择，减少电费支出，利国利民。
目前可再生能源如风能、波浪能的能量时有时无、力量时大时小，没规律、不可预测，能量不稳定，转化电能时会产生电压不稳，对电网产生破坏，采用双罐体能量方式，可以很好的做到把不稳定的风力和海洋能储存，并稳定输出，保护电网安全。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种齿条式储能装置及其工作方法，结构合理、操作简便，能将筒柱下降时的重力势能进行利用，将重力势能转化为电能进行利用，同时该装置设置多重防故障结构，避免筒柱坠落造成意。
本发明的技术方案是：一种齿条式储能装置，包括井筒，在井筒内设置有可相对井筒上下升降的筒柱，在井筒上端设置有电动发电装置，在电动发电装置与筒柱之间设置有传动机构，在传动机构上设置有具有单向上升辅助和刹车功能的第一刹车装置，还包括与电动发电装置、第一刹车装置电性连接的控制器，电动发电装置通过传动机构提升筒柱做能量输入，当筒柱下降时通过传动机构反向转动电动发电装置发电做能量输出；在能量输入时：筒柱上升，第一刹车装置保证筒体只升不降；能量储存时：筒柱停止，第一刹车装置对传动机构进行刹车，使筒柱上升高度停留不降；能量输出时：第一刹车装置松开传动机构，使得筒柱下降，筒柱通过传动机构反向转动电动发电装置发电，做能量输出。
进一步的，所述电动发电装置数量至少为三个，沿筒柱中心轴进行阵列均布在井筒上端。
进一步的，所述电动发电装置包括电动发电机和自动电压调节器，控制器通过自动电压调节器调节电动发电机转速实现增加或减少电动发电机功率输出。
进一步的，所述电动发电装置包括液压马达、液压泵、切换装置和电动发电机。
进一步的，所述传动机构包括主动齿轮、从动齿轮、第一齿条和卡轮，主动齿轮设置于电动发电装置的输出轴上，从动齿轮与主动齿轮啮合，齿条设置于筒柱上，卡轮卡在齿条后端。
进一步的，所述第一刹车装置包括刹车器壳体、刹车板、刹车片、第一活塞、密封圈、电磁活塞、复位弹簧、磁铁头和电磁线圈，刹车板与从动齿轮同轴，刹车片位于刹车板两侧，在第一活塞位于刹车片后端，密封圈位于第一活塞与刹车器壳体的连接处，电磁活塞设置于刹车器壳体后端，在电磁活塞上套设有复位弹簧，磁铁头设置于电磁活塞后端，电磁线圈设置于磁铁头后端。
进一步的，在筒柱上设置第二刹车装置，第二刹车装置与控制器电性连接，所述第二刹车装置包括伸缩液压缸，在伸缩液压缸的活塞杆上设置有单向齿轮，在单向齿轮前端设置有与单向齿轮啮合的第二齿条，在伸缩液压缸的上端设置有拉簧，在伸缩液压缸的下端设置有刹车液压缸，在刹车液压缸上设置有与第一刹车装置连通的液压油管。
进一步的，在筒柱上设置有导向轮，在井筒上设置有与导向轮配合的导向槽，在导向轮后端设置有减震弹簧，在引导轮旁侧设置有引导滑板。
进一步的，在井筒上端设置有挡墙，在筒柱上端设置有拉线，拉线一端与筒柱上端固定连接，拉线另一端设置有卷扬机，在井筒下端设置有减震板，在减震板下端设置有缓冲弹簧，在井筒底部还设置有与井筒外部连通的气流通道，在气流通道出口处设置有气阀和阻尼器，所述阻尼器包括活塞、第二弹簧、导柱和散气道。
本发明提供的另一种技术方案是，一种齿条式储能装置的工作方法，包括所述的齿条式储能装置：（1）在工作时，将该装置的电动发电装置与风电发电装置或潮汐发电装置进行电性连接，分别对筒柱提升时电动发电装置的输出功率A、筒柱静止时电动发电装置的输出功率B、筒柱下降时电动发电装置的输出功率C进行测算；（2）在电网用电低峰时，电网的电能有结余，将风电发电装置或潮汐发电装置产生的电能输入到电动发电装置，使电动发电装置对筒柱进行提升，电动发电装置的电机模块启动，带动传动机构转动，对筒柱进行提升，此时电动发电装置的输出功率大于等于输出功率A，这时系统控制第一刹车装置完全打开，第二刹车器的伸缩液压缸伸出，单向齿轮与第二齿条啮合转动，气阀打开，外界空气通过气流通道进入井筒底部；（3）当筒柱提升至指定位置时，需要将筒柱定位，此时第一刹车装置进行制动，第一刹车装置内的油压将第一活塞向前顶，使第一活塞前端的刹车片将刹车板夹紧，刹车板与从动齿轮同时制动，进而使筒柱固定高度，储存重力势能；（4）在电网用电高峰时，电网供电不足，这时控制器控制第二刹车装置的伸缩液压缸收缩，此时第二刹车装置的伸缩液压缸收缩，使单向齿轮与第二齿条分离，使筒柱下降，电动发电装置的发电模块启动，在筒柱下降的过程中将筒柱的势能转化为电能，进行储存，第一刹车装置根据筒柱的下降速度进行调节松紧，进而调节筒柱下降的速度，筒柱下方的气流经过气流通道从气阀流出；（5）当装置发生故障筒柱发生下落时，若此时第二刹车装置的伸缩液压缸处于伸出状态，单向齿轮与第二齿条啮合，则单向齿轮与第二齿条会啮合卡死，对筒柱进行支撑，第二刹车装置上方的拉簧能对伸缩液压缸产生拉力，避免伸缩液压向下转动，第二刹车装置下方的刹车液压缸会受到挤压收缩，液压缸内的油液会通过液压油管进入第一刹车装置的刹车器壳体内，对第一活塞产生挤压，进而使刹车片夹紧刹车板，对传动齿轮进行制动；若此时第二刹车装置的伸缩液压缸处于收缩状态，此时单向齿轮与第二齿条没有啮合，在筒柱快速下落时，筒柱下方的空气无法及时排出，空气会受到挤压，减缓筒柱下落的速度，在筒柱上方设置的卷扬机，会对筒柱进行牵引，避免筒柱持续下落，当筒柱落到井筒底部时，井筒下端的减震板能避免筒柱直接与井筒底部直接接触。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）结构合理、操作简便，能将筒柱下降时的重力势能进行利用，将重力势能转化为电能进行利用，同时该装置设置多重防故障结构，避免筒柱坠落造成意；（2）在筒柱上设置第一齿条进行传动，传动方式简单，安装和维修成本低，同时齿条传动安全性高。
为使得本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图1；
图2为本发明实施例的结构示意图2；
图3为本发明实施例井筒顶部结构示意图；
图4为本发明实施例的俯视图；
图5为本发明实施例电动发电装置与传动机构的安装示意图；
图6为本发明实施例第一刹车装置制动状态示意图；
图7为本发明实施例第一刹车装置非制动状态示意图；
图8为本发明实施例筒柱静止时第二刹车装置的状态示意图；
图9为本发明实施例筒柱上升时第二刹车装置的状态示意图；
图10为本发明实施例导向轮与导向槽的结构示意图；
图11为本发明实施例气流通道的结构示意图；
图12为本发明实施例系统连接示意图；
图13为本发明实施例电动发电机与液压马达/液压泵一体机装置为电网储能状态工作示意图；
图14为本发明实施例电动发电机与液压马达/液压泵一体机装置向电网输送电能状态工作示意图；
图15为本发明实施例电动发电机与自动电压调节器之间的连接示意图；
图中：100-井筒；110-挡墙；120-减震板；130-缓冲弹簧；200-筒柱；210-导向轮；220-导向槽；230-减震弹簧；240-引导滑板；300-电动发电装置；310-电动发电机；311-自动电压调节器；320-液压马达；330-液压泵；340-切换装置；400-传动机构；410-主动齿轮；420-从动齿轮；430-第一齿条；440-卡轮；500-第一刹车装置；510-刹车器壳体；520-刹车板；530-刹车片；540-第一活塞；550-密封圈；560-电磁活塞；570-复位弹簧；580-磁铁头；590-电磁线圈；600-第二刹车装置；610-伸缩液压缸；620-单向齿轮；630-第二齿条；640-拉簧；650-刹车液压缸；660-液压油管；700-拉线；710-卷扬机；800-气流通道；810-气阀；820-阻尼器；821-活塞；822-第二弹簧；823-导柱；824-散气道；900-控制器。
具体实施方式
如图1~15所示，一种齿条式储能装置，包括井筒，在井筒内设置有可相对井筒上下升降的筒柱，在井筒上端设置有电动发电装置，在电动发电装置与筒柱之间设置有传动机构，在传动机构上设置有具有单向上升辅助和刹车功能的第一刹车装置，还包括与电动发电装置、第一刹车装置电性连接的控制器，电动发电装置通过传动机构提升筒柱做能量输入，当筒柱下降时通过传动机构反向转动电动发电装置发电做能量输出；在能量输入时：筒柱上升，第一刹车装置保证筒体只升不降；能量储存时：筒柱停止，第一刹车装置对传动机构进行刹车，使筒柱上升高度停留不降；能量输出时：第一刹车装置松开传动机构，使得筒柱下降，筒柱通过传动机构反向转动电动发电装置发电，做能量输出。电动发电装置既能提供动力对筒柱进行提升，同时当筒柱下降时，又能将筒柱的重力势能转转化为电能，进行发电。第一刹车装置常态下为刹车制动状态，对传动机构进行刹车，当筒柱提升时，传动机构正向传动，第一刹车机构像汽车坡起松动刹车，随着电动发电装置的输出功率逐渐增大，第一刹车装置将传动机构渐渐松开，当电动发电装置的输出功率达到能使筒柱向上提升的功率时，第一刹车装置完全松开；当筒柱将要提升至指定高度时，速度降低，输出功率逐渐降低，此时第一刹车装置又随着输出功率降低渐渐刹紧，直到筒柱完全停止，此时第一刹车装置完全刹紧，对传动机构进行制动，防止筒柱下落；当筒柱下降时，传动机构反向转动，第一刹车装置根据筒柱下降速度实时调整刹车的松紧，使筒柱稳定下降。
本实施例中，所述电动发电装置数量至少为三个，沿筒柱中心轴进行阵列均布在井筒上端。在升降过程中，动力输入会产生振动，将电动发电装置的数量设定为至少三个，能在筒柱上升下降的过程中进行平衡，避免筒柱发生侧倾。
本实施例中，所述电动发电装置包括电动发电机和自动电压调节器，控制器通过自动电压调节器调节电动发电机转速实现增加或减少电动发电机功率输出。电动发电机既能作为电机作为动力输出装置，又能作为发电机作为储能装置。如图1和图15所示，当电力负载增加时，转速下降，电压下降，自动电压调节器调节励磁机加励，恢复转速和加大电压，保证功率负荷输出。反之，电力负载减少时，转速上升，电压提高，自动电压调节器调节励磁机减励，恢复转速和减少电压，保证功率负荷输出。在电网处于用电低谷需要进行储能时：通过电网接口往电动发电机输电，电动发电机通过传动机构提升筒柱进行势能储能；当电网处于用电高峰需要往电网输出电能时：松开第一刹车装置和第二刹车装置，使筒柱下降，第一刹车装置根据筒柱的下降速度进行调节刹车片的松紧，进而调节筒柱下降的速度，筒柱的下降使传动机构方向转动，进而使电动发电机反向转动进行发电，电动发电机将电能通过电网接口输出到电网中，为电网注入电能。
本实施例中，所述电动发电装置包括液压马达、液压泵、切换装置和电动发电机。如图13所示，在电网处于用电低谷需要进行储能时：通过电网接口向电动发电机输电，电动发电机转动带动连接的液压泵转动，液压泵向围绕筒柱一圈的液压马达输送高压液体，液压马达转动相连接的传动机构转动，传动机构转动带动筒柱提升进行势能储存；如图14所示，当电网处于用电高峰需要往电网输出电能时：松开第一刹车装置和第二刹车装置，使筒柱下降，第一刹车装置根据筒柱的下降速度进行调节刹车片的松紧，进而调节筒柱下降的速度，筒柱的下降使传动机构方向转动，带动与传动机构相连接的液压泵转动，液压泵同时向中间的液压马达输送高压液体，中间的液压马达转动带动与之相连的电动发电机反向转动进行发电，电动发电机将电能通过电网接口输出到电网中，为电网注入电能。
本实施例中，所述传动机构包括主动齿轮、从动齿轮、第一齿条和卡轮，主动齿轮设置于电动发电装置的输出轴上，从动齿轮与主动齿轮啮合，齿条设置于筒柱上，卡轮卡在齿条后端。电动发电装置将动力传递给主动齿轮，主动齿轮转动带动从动齿轮转动，再带动第一齿条移动，从而带动筒柱上升或下降，卡轮能保证从动齿轮与第一齿条之间的距离保持恒定。在筒柱上设置第一齿条进行传动，传动方式简单，安装和维修成本低，同时齿条传动安全性高。
本实施例中，所述第一刹车装置包括刹车器壳体、刹车板、刹车片、第一活塞、密封圈、电磁活塞、复位弹簧、磁铁头和电磁线圈，刹车板与从动齿轮同轴，刹车片位于刹车板两侧，在第一活塞位于刹车片后端，密封圈位于第一活塞与刹车器壳体的连接处，电磁活塞设置于刹车器壳体后端，在电磁活塞上套设有复位弹簧，磁铁头设置于电磁活塞后端，电磁线圈设置于磁铁头后端。在刹车器壳体内充满压力油液，当电磁线圈未通电时，磁铁头与电磁线圈脱离，这时刹车器壳体内的油压较大，会将活塞往刹车板方向顶，接着使刹车板两侧的刹车片夹紧刹车板，进行刹车；当电磁线圈通电时，磁铁头被吸在电磁线圈上，此时刹车器壳体内的油压减小，刹车片渐渐松开刹车板，使刹车板能继续转动。
本实施例中，在筒柱上设置第二刹车装置，第二刹车装置与控制器电性连接，所述第二刹车装置包括伸缩液压缸，在伸缩液压缸的活塞杆上设置有单向齿轮，在单向齿轮前端设置有与单向齿轮啮合的第二齿条，在伸缩液压缸的上端设置有拉簧，在伸缩液压缸的下端设置有刹车液压缸，在刹车液压缸上设置有与第一刹车装置连通的液压油管。第二刹车装置用来防止当发生机械故障时，避免筒柱坠落。在筒柱上升时，伸缩液压缸伸出，单向齿轮与第二齿条啮合，筒柱上升带动第二齿条上升，使单向齿轮正向转动，同时还会带动伸缩液压缸向上摆动，使刹车液压缸伸出，进而使油液流进刹车液压缸内，进一步的使与刹车液压缸连通的第一刹车装置内的油液通过液压油管流入刹车液压缸内，使第一刹车装置内的油压下降，刹车片松开，减小筒柱上升阻力；当筒柱停止时或发生故障导致的下降时，由于筒柱收到重力作用，使单向齿轮有反向转动的趋势，由于单向齿轮只能正转，不能反转，此时会卡住第二齿条，并将力传递给刹车液压缸，使刹车液压缸收到挤压收缩，油液通过液压油管流入第一刹车装置，使第一刹车装置内的油压升高，进一步对传动机构进行制动；当筒柱下降时，伸缩液压缸收缩，使单向齿轮与第二齿条脱离。
本实施例中，在筒柱上设置有导向轮，在井筒上设置有与导向轮配合的导向槽，在导向轮后端设置有减震弹簧，在引导轮旁侧设置有引导滑板。导向轮与导向槽配合，能在筒柱上升下降时对筒柱进行导向，减震弹簧能减缓导向轮与导向槽之间的振动。
本实施例中，在井筒上端设置有挡墙，在筒柱上端设置有拉线，拉线一端与筒柱上端固定连接，拉线另一端设置有卷扬机，在井筒下端设置有减震板，在减震板下端设置有缓冲弹簧，在井筒底部还设置有与井筒外部连通的气流通道，在气流通道出口处设置有气阀和阻尼器，所述阻尼器包括活塞、第二弹簧、导柱和散气道。挡墙能延长筒柱上升的高度，拉线与卷扬机能在设备发生故障时，将筒柱拉住，避免筒柱坠落，减震板能在筒柱下降至井筒底部时进行缓冲，避免筒柱底部与井筒底部直接接触，缓冲弹簧能对筒柱下降时产生的势能进行缓冲；气流通道与外界连通，能在筒柱上升时通过气阀对井筒底部进行补气，在筒柱下降时，通过气阀对井筒底部进行排气；当出现筒柱下坠情况，气阀会弹出关闭，气流会往上面的阻尼器出，阻尼器的活塞上端刚性连接导柱，弹簧向下压活塞，导柱穿过阻尼器上端的倒滑环上下滑动，气流向上挤压活塞，活塞往上压，气流超过散气道，气流往散气道走，直到筒柱完全落地，活塞回弹关闭散气道。
一种齿条式储能装置的工作方法，包括所述的齿条式储能装置：（1）在工作时，将该装置的电动发电装置与风电发电装置或潮汐发电装置进行电性连接，分别对筒柱提升时电动发电装置的输出功率A、筒柱静止时电动发电装置的输出功率B、筒柱下降时电动发电装置的输出功率C进行测算；（2）在电网用电低峰时，电网的电能有结余，将风电发电装置或潮汐发电装置产生的电能输入到电动发电装置，使电动发电装置对筒柱进行提升，电动发电装置的电机模块启动，带动传动机构转动，对筒柱进行提升，此时电动发电装置的输出功率大于等于输出功率A，这时系统控制第一刹车装置完全打开，第二刹车器的伸缩液压缸伸出，单向齿轮与第二齿条啮合转动，气阀打开，外界空气通过气流通道进入井筒底部；（3）当筒柱提升至指定位置时，需要将筒柱定位，此时第一刹车装置进行制动，第一刹车装置内的油压将第一活塞向前顶，使第一活塞前端的刹车片将刹车板夹紧，刹车板与从动齿轮同时制动，进而使筒柱固定高度，储存重力势能；（4）在电网用电高峰时，电网供电不足，这时控制器控制第二刹车装置的伸缩液压缸收缩，此时第二刹车装置的伸缩液压缸收缩，使单向齿轮与第二齿条分离，使筒柱下降，电动发电装置的发电模块启动，在筒柱下降的过程中将筒柱的势能转化为电能，进行储存，第一刹车装置根据筒柱的下降速度进行调节松紧，进而调节筒柱下降的速度，筒柱下方的气流经过气流通道从气阀流出；（5）当装置发生故障筒柱发生下落时，若此时第二刹车装置的伸缩液压缸处于伸出状态，单向齿轮与第二齿条啮合，则单向齿轮与第二齿条会啮合卡死，对筒柱进行支撑，第二刹车装置上方的拉簧能对伸缩液压缸产生拉力，避免伸缩液压向下转动，第二刹车装置下方的刹车液压缸会受到挤压收缩，液压缸内的油液会通过液压油管进入第一刹车装置的刹车器壳体内，对第一活塞产生挤压，进而使刹车片夹紧刹车板，对传动齿轮进行制动；若此时第二刹车装置的伸缩液压缸处于收缩状态，此时单向齿轮与第二齿条没有啮合，在筒柱快速下落时，筒柱下方的空气无法及时排出，空气会受到挤压，减缓筒柱下落的速度，在筒柱上方设置的卷扬机，会对筒柱进行牵引，避免筒柱持续下落，当筒柱落到井筒底部时，井筒下端的减震板能避免筒柱直接与井筒底部直接接触。
上述操作流程及软硬件配置，仅作为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种齿条式储能装置，其特征在于：包括井筒，在井筒内设置有可相对井筒上下升降的筒柱，在井筒上端设置有电动发电装置，在电动发电装置与筒柱之间设置有传动机构，在传动机构上设置有具有单向上升辅助和刹车功能的第一刹车装置，还包括与电动发电装置、第一刹车装置电性连接的控制器，电动发电装置通过传动机构提升筒柱做能量输入，当筒柱下降时通过传动机构反向转动电动发电装置发电做能量输出；在筒柱上设置第二刹车装置，第二刹车装置与控制器电性连接，所述第二刹车装置包括伸缩液压缸，在伸缩液压缸的活塞杆上设置有单向齿轮，在单向齿轮前端设置有与单向齿轮啮合的第二齿条，在伸缩液压缸的上端设置有拉簧，在伸缩液压缸的下端设置有刹车液压缸，在刹车液压缸上设置有与第一刹车装置连通的液压油管；在能量输入时：筒柱上升，第一刹车装置保证筒体只升不降；能量储存时：筒柱停止，第一刹车装置对传动机构进行刹车，使筒柱上升高度停留不降；能量输出时：第一刹车装置松开传动机构，使得筒柱下降，筒柱通过传动机构反向转动电动发电装置发电，做能量输出；
所述传动机构包括主动齿轮、从动齿轮和第一齿条，主动齿轮设置于电动发电装置的输出轴上，从动齿轮与主动齿轮啮合，第一齿条设置于筒柱侧面；第一齿条与筒柱中心轴平行；
电动发电装置将动力传递给主动齿轮，主动齿轮转动带动从动齿轮转动，再带动第一齿条移动，从而带动筒柱上升或下降；
所述第一刹车装置包括刹车器壳体、刹车板、刹车片、第一活塞、密封圈、电磁活塞、复位弹簧、磁铁头和电磁线圈，刹车板与从动齿轮同轴，刹车片位于刹车板两侧，第一活塞位于刹车片后端，密封圈位于第一活塞与刹车器壳体的连接处，电磁活塞设置于刹车器壳体后端，在电磁活塞上套设有复位弹簧，磁铁头设置于电磁活塞后端，电磁线圈设置于磁铁头后端。
2.根据权利要求1所述的齿条式储能装置，其特征在于：所述电动发电装置数量至少为三个，沿筒柱中心轴进行阵列均布在井筒上端。
3.根据权利要求2所述的齿条式储能装置，其特征在于：所述电动发电装置包括电动发电机和自动电压调节器，控制器通过自动电压调节器调节电动发电机转速实现增加或减少电动发电机功率输出。
4.根据权利要求2所述的齿条式储能装置，其特征在于：所述电动发电装置包括液压马达、液压泵、切换装置和电动发电机。
5.根据权利要求1所述的齿条式储能装置，其特征在于：所述传动机构还包括卡轮，所述卡轮卡在第一齿条后端。
6.根据权利要求5所述的齿条式储能装置，其特征在于：在筒柱上设置有导向轮，在井筒上设置有与导向轮配合的导向槽，在导向轮后端设置有减震弹簧，在导向轮旁侧设置有引导滑板。
7.根据权利要求6所述的齿条式储能装置，其特征在于：在井筒上端设置有挡墙，在筒柱上端设置有拉线，拉线一端与筒柱上端固定连接，拉线另一端设置有卷扬机，在井筒下端设置有减震板，在减震板下端设置有缓冲弹簧，在井筒底部还设置有与井筒外部连通的气流通道，在气流通道出口处设置有气阀和阻尼器，所述阻尼器包括活塞、第二弹簧、导柱和散气道。
8.一种齿条式储能装置的工作方法，包括如权利要求7所述的齿条式储能装置，其特征在于：（1）在工作时，将该装置的电动发电装置与风电发电装置或潮汐发电装置进行电性连接，分别对筒柱提升时电动发电装置的输出功率A、筒柱静止时电动发电装置的输出功率B、筒柱下降时电动发电装置的输出功率C进行测算；（2）在电网用电低峰时，电网的电能有结余，将风电发电装置或潮汐发电装置产生的电能输入到电动发电装置，使电动发电装置对筒柱进行提升，电动发电装置的电机模块启动，带动传动机构转动，对筒柱进行提升，此时电动发电装置的输出功率大于等于输出功率A，这时控制器控制第一刹车装置完全打开，第二刹车装置的伸缩液压缸伸出，单向齿轮与第二齿条啮合转动，气阀打开，外界空气通过气流通道进入井筒底部；（3）当筒柱提升至指定位置时，需要将筒柱定位，此时第一刹车装置进行制动，第一刹车装置内的油压将第一活塞向前顶，使第一活塞前端的刹车片将刹车板夹紧，刹车板与从动齿轮同时制动，进而使筒柱固定高度，储存重力势能；（4）在电网用电高峰时，电网供电不足，这时控制器控制第二刹车装置的伸缩液压缸收缩，使单向齿轮与第二齿条分离，电动发电装置的发电模块启动，在筒柱下降的过程中将筒柱的势能转化为电能，向电网供电，第一刹车装置根据筒柱的下降速度进行调节松紧，进而调节筒柱下降的速度，筒柱下方的气流经过气流通道从气阀流出；（5）当装置发生故障筒柱发生下落时，若此时第二刹车装置的伸缩液压缸处于伸出状态，单向齿轮与第二齿条啮合，则单向齿轮与第二齿条会啮合卡死，对筒柱进行支撑，第二刹车装置上方的拉簧能对伸缩液压缸产生拉力，避免伸缩液压缸向下转动，第二刹车装置下方的刹车液压缸会受到挤压收缩，液压缸内的油液会通过液压油管进入第一刹车装置的刹车器壳体内，对第一活塞产生挤压，进而使刹车片夹紧刹车板，对传动齿轮进行制动；若此时第二刹车装置的伸缩液压缸处于收缩状态，此时单向齿轮与第二齿条没有啮合，在筒柱快速下落时，筒柱下方的空气无法及时排出，空气会受到挤压，减缓筒柱下落的速度，在筒柱上方设置的卷扬机，会对筒柱进行牵引，避免筒柱持续下落，当筒柱落到井筒底部时，井筒下端的减震板能避免筒柱直接与井筒底部直接接触。
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