CN112096580A - 一种基于传送链的高效重力储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于传送链的高效重力储能系统，包括：重物、传送装置和发电装置，所述传送装置与所述发电装置连接，所述重物设置于所述传送装置上；所述传送装置包括上行传送装置和下行传送装置，通过所述上行传送装置将所述重物从低处运送到高处，通过所述发电装置将机械能转换为电能，通过所述下行传送装置将所述重物从高处运送到低处，通过所述发电装置将电能转换为机械能，本系统采用电机拖动传送链直接搬运重物，进行重力势能和电能的转换，减少了能量变换的中间环节，提高了重力储能系统的效率，降低了成本。

Description

一种基于传送链的高效重力储能系统

技术领域

本发明属于能量储存技术领域，具体涉及一种基于传送链的高效重力储能系统。

背景技术

近年来，工业、农业、商业用电飞速增长，而且用电波峰波谷差值不断增大。另一方面，可再生能源(风能和太阳能)虽然是绿色能源，但其功率波动较大，有明显的逆调峰特性，如果强行进行功率调节，则意味着大量的弃风弃光，从而影响可再生能源发电的收益率，虽然可再生能源装机容量不断增大，但是其电力供应紧张和电力系统调峰困难的问题反而日益突出。大规模电力系统储能技术是解决电力系统削峰填谷和提高可再生能源渗透率的主要手段。此外，电力储能技术还可以有效的平滑可再生能源的并网冲击，以及提高电力系统的供电可靠性。

目前已有的电力系统储能技术包括抽水储能，压缩空气储能，蓄电池储能，飞轮储能，电力制氢储能，超导储能和超级电容储能等。其中抽水储能技术最为典型，其储能规模和功率大，能够满足电力系统级别的储能，进行削峰填谷，其响应速度快，因而成为了唯一的大规模电力系统储能的手段，但是建设抽水储能需要特殊的地理条件，需要建设上游水库和下游水库，以及大量的地下工程，需要开挖大量的土石方工程，其建设周期长，初期投资巨大，并且需要建在有山有水的地方，受地理条件的限制较大。其能量循环效率一般为75％左右，效率并不高。

目前已经有很多专利提出了重力储能的电力系统储能方案，有的专利采用大型支撑结构，并采用滑轮和拉索实现重物的上升和下降，从而进行充电和放电操作，该方案占地不多，效率高，不受地形限制，但是对立柱和拉索的材质和结构设计要求较高，安全系数低，可扩展性低。也有专利提出采用电力机车的上坡和下坡进行能量的储存和释放，但是采用的是路基采用铁路的方式，这种方式中车轮和铁轨的摩擦系数低，坡度较大时，爬坡困难，且存在车轮打滑的风险，而且采用铁路的路基，其机车的行驶灵活性大大降低，此外，现有专利中，无法高效率的解决重物单元的运输，装卸和存放的问题，从而很大程度上限制了这种储能系统的容量和功率的大小。还有的专利提出采用滑轮和拉索结构，将重物沿着山体的斜坡拉到高处，这种方案有如下缺点：

首先，在同一段轨道或道路上，一次只能将一个重物拉到高处，无法使多个重物依次行驶，这大大降低了轨道或道路的使用效率，如果要达到更大的功率，则需要建设更多的道路或轨道，这将增加系统的建设投资和占地面积；

其次，在重物到达山高处后，需要其他的设备将重物垛起来，这时，重物的交接过程，码垛过程，需要较长的时间，只能串行进行，不能并行进行，这将降低重力储能系统的运行效率；

最后，这种方案中，轨道或道路只能是直线，或是多段直线拼接成的折线，这就造成了在重物的运输过程中，载重车无法灵活的调整行驶方向，另外，这种方案中，轨道或道路的坡度必须处处相等，因此，给工程建设带来了困难。

因此，针对现有技术中储能系统的运行效率低的问题，如何提高储能系统的运行效率，便成了解决基于重物爬坡的电力系统储能系统的关键问题。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的重力储能系统的低效率、高成本的技术问题，本发明提供一种基于传送链的高效重力储能系统，包括：重物、传送装置和发电装置；

所述传送装置与所述发电装置连接；

所述重物设置于所述传送装置上；所述传送装置包括上行传送装置和下行传送装置；

通过所述上行传送装置将所述重物从低处运送到高处，通过所述发电装置将机械能转换为电能；

通过所述下行传送装置将所述重物从高处运送到低处，通过所述发电装置将电能转换为机械能。

优选的，所述上行传送装置和下行传送装置均包括：传送通道、传送齿轮和传送链；

所述传送通道至少包括两条；所述传送齿轮设置在所述传送通道之间，与所述传送链啮合。

优选的，所述发电装置包括电机和变压器；

所述电机通过减速装置与所述传送齿轮连接；所述电机还与所述变压器一端连接；

所述变压器另一端与电网连接，用于将电网电压变为能够与所述电机适配的电压。

优选的，所述减速装置包括减速齿轮。

优选的，所述传送链上设置有高精度定位装置和载重车；

所述高精度定位装置包括：圆形结构的磁钉和矩形结构的磁传感器；

所述磁钉均匀布置在所述传送链上，用于给所述载重车提供位置信息；

所述磁传感器布置在所述传送链两端，用于控制所述载重车加速、减速、行驶、刹车、拐弯、装载和卸载重物。

优选的，所述载重车至少包括一节用于盛放重物的车厢以及至少二个用于定位的磁钉。

优选的，所述载重车为AGV小车。

优选的，所述高效重力储能系统还包括高处重物暂放处和低处重物暂放处；

所述高处重物暂放处和所述低处重物暂放处位于所述传送装置的上端和下端；且所述高处重物暂放处和所述低处重物暂放处上分别设有转载、运输和码放设备。

优选的，所述转载、运输和码放设备包括至少一转载设备、至少一台自动小车和至少一台码放机；

所述转载设备、自动小车和码放机分别设置于所述高处重物暂放处和所述低处重物暂放处上。

优选的，所述转载设备包括起重机。

优选的，所述重物的顶部设有吊钩或吊环或者角件，所有所述重物的尺寸一致，外形为长方体、多边柱形或者圆柱形。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明提供的一种基于传送链的高效重力储能系统，包括：重物、传送装置和发电装置，所述传送装置与所述发电装置连接，所述重物设置于所述传送装置上；所述传送装置包括上行传送装置和下行传送装置，通过所述上行传送装置将所述重物从低处运送到高处，通过所述发电装置将机械能转换为电能，通过所述下行传送装置将所述重物从高处运送到低处，通过所述发电装置将电能转换为机械能，本系统采用电机拖动传送链直接搬运重物，进行重力势能和电能的转换，减少了能量变换的中间环节，提高了重力储能系统的效率，降低了成本。

2、本发明提供的一种基于传送链的高效重力储能系统，本系统储能规模大，能够满足电力系统的削峰填谷，能够抑制大规模可再生能源的功率波动，并且提高了重力储能系统的功率。

3、本发明提供的一种基于传送链的高效重力储能系统，本系统受地理环境的限制较少，依托山体建设，不受水资源的限制，并且建设成本低，建设周期短，可分期建设。

4、本发明提供的一种基于传送链的高效重力储能系统，本系统最大限度的减小了电力变换和机械传动环节，其循环效率较高。

附图说明

图1为本发明重力储能系统结构图；

图2为本发明传送通道结构图；

图3为本发明重物的装卸和堆放示意图；

图4为本发明载重车电力驱动系统示意图；

图中：1-重物；2-载重车；3-高处重物暂放处；4-低处重物暂放处；5-传送通道；6-传送齿轮；7-传送链；8-减速齿轮；9-电机；10-变压器；11-起重机；12-电网。

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。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种基于传送链的高效重力储能系统，包括：重物1、传送装置和发电装置；

所述传送装置与所述发电装置连接；

所述重物1设置于所述传送装置上；所述传送装置包括上行传送装置和下行传送装置；

通过所述上行传送装置将所述重物1从低处运送到高处，通过所述发电装置将机械能转换为电能；

通过所述下行传送装置将所述重物1从高处运送到低处，通过所述发电装置将电能转换为机械能。

首先，本系统采用电机9拖动传送链7直接搬运重物1，进行重力势能和电能的转换，减少了能量变换的中间环节，提高了重力储能系统的效率，降低了成本；

其次，本系统储能规模大，能够满足电力系统的削峰填谷，能够抑制大规模可再生能源的功率波动，并且提高了重力储能系统的功率；

最后，本系统受地理环境的限制较少，依托山体建设，不受水资源的限制，并且建设成本低，建设周期短，可分期建设；最大限度的减小了电力变换和机械传动环节，其循环效率较高。

如图2所示，所述上行传送装置和下行传送装置均包括：传送通道5、传送齿轮6和传送链7；

所述传送通道5至少包括两条；所述传送齿轮6设置在所述传送通道5之间，与所述传送链7啮合。

如图3-4所示，所述发电装置包括电机9和变压器10；

所述电机9通过减速装置与所述传送齿轮6连接；所述电机9还与所述变压器10一端连接；

所述变压器10另一端与电网12连接，用于将电网12电压变为能够与所述电机9适配的电压；

所述减速装置包括减速齿轮8；

所述传送链7上设置有高精度定位装置和载重车2；

所述高精度定位装置包括：圆形结构的磁钉和矩形结构的磁传感器；

所述磁钉均匀布置在所述传送链7上，用于给所述载重车2提供位置信息；

所述磁传感器布置在所述传送链7两端，用于控制所述载重车2加速、减速、行驶、刹车、拐弯、装载和卸载重物；

所述载重车2至少包括一节用于盛放重物1的车厢以及至少二个用于定位的磁钉；

所述载重车2为AGV小车；

所述高效重力储能系统还包括高处重物暂放处3和低处重物暂放处4；

所述高处重物暂放处3和所述低处重物暂放处4位于所述传送装置5的上端和下端；且所述高处重物暂放处3和所述低处重物暂放处4上分别设有转载、运输和码放设备；

所述转载、运输和码放设备包括至少一转载设备、至少一台自动小车和至少一台码放机；

所述转载设备、自动小车和码放机分别设置于所述高处重物暂放处3和所述低处重物暂放处4上；

所述转载设备包括起重机11；

所述重物1的顶部设有吊钩或吊环或者角件，所有所述重物1的尺寸一致，外形为长方体、多边柱形或者圆柱形。

本系统在机械能转换成电能的过程中：起重机11将低处的重物1从重物堆放区搬运到重物暂放区的重物支撑装置上，载重车2行驶到重物支撑装置的下方，装载重物1，然后将重物1运送到传送通道5上；载重车2通过上行的传送通道5将重物1从低处运送到高处，载重车2将重物1运送到高处的重物暂放区的重物支撑装置的下方，卸载重物1，然后起重机11将重物1从重物暂放区搬运到重物堆放区；然后载重车2通过下行的传送通道5从高处回到低处，重新装载重物1；

本系统在电能转化成机械能的过程中：起重机11将高处的重物1从重物堆放区搬运到重物暂放区的重物支撑装置上，载重车2行驶到重物支撑装置的下方，装载重物1，然后将重物1运送到传送通道5上；载重车2通过下行传送通道5将重物1从高处运送到低处，载重车2将重物1运送到低处的重物暂放区的重物支撑装置的下方，卸载重物1，然后起重机11将重物1从重物暂放区搬运到重物堆放区；然后载重车2通过上行的传送通道5从低处回到高处，重新装载重物1。

最后应当说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种基于传送链的高效重力储能系统，其特征在于，包括：重物、传送装置和发电装置；

所述传送装置与所述发电装置连接；

所述重物设置于所述传送装置上；所述传送装置包括上行传送装置和下行传送装置；

通过所述上行传送装置将所述重物从低处运送到高处，通过所述发电装置将机械能转换为电能；

通过所述下行传送装置将所述重物从高处运送到低处，通过所述发电装置将电能转换为机械能。

2.根据权利要求1所述的基于传送链的高效重力储能系统，其特征在于，所述上行传送装置和下行传送装置均包括：传送通道、传送齿轮和传送链；

所述传送通道至少包括两条；所述传送齿轮设置在所述传送通道之间，与所述传送链啮合。

3.根据权利要求1所述的基于传送链的高效重力储能系统，其特征在于，所述发电装置包括电机和变压器；

所述电机通过减速装置与所述传送齿轮连接；所述电机还与所述变压器一端连接；

所述变压器另一端与电网连接，用于将电网电压变为能够与所述电机适配的电压。

4.根据权利要求3所述的基于传送链的高效重力储能系统，其特征在于，所述减速装置包括减速齿轮。

5.根据权利要求2所述的基于传送链的高效重力储能系统，其特征在于，所述传送链上设置有高精度定位装置和载重车；

所述高精度定位装置包括：圆形结构的磁钉和矩形结构的磁传感器；

所述磁钉均匀布置在所述传送链上，用于给所述载重车提供位置信息；

所述磁传感器布置在所述传送链两端，用于控制所述载重车加速、减速、行驶、刹车、拐弯、装载和卸载重物。

6.根据权利要求5所述的基于传送链的高效重力储能系统，其特征在于，所述载重车至少包括一节用于盛放重物的车厢以及至少二个用于定位的磁钉。

7.根据权利要求5所述的基于传送链的高效重力储能系统，其特征在于，所述载重车为AGV小车。

8.根据权利要求1所述的基于传送链的高效重力储能系统，其特征在于，所述高效重力储能系统还包括高处重物暂放处和低处重物暂放处；

所述高处重物暂放处和所述低处重物暂放处位于所述传送装置的上端和下端；且所述高处重物暂放处和所述低处重物暂放处上分别设有转载、运输和码放设备。

9.根据权利要求8所述的基于传送链的高效重力储能系统，其特征在于，所述转载、运输和码放设备包括至少一转载设备、至少一台自动小车和至少一台码放机；

所述转载设备、自动小车和码放机分别设置于所述高处重物暂放处和所述低处重物暂放处上。

10.根据权利要求9所述的基于传送链的高效重力储能系统，其特征在于，所述转载设备包括起重机。

11.根据权利要求1所述的基于传送链的高效重力储能系统，其特征在于，所述重物的顶部设有吊钩或吊环或者角件，所有所述重物的尺寸一致，外形为长方体、多边柱形或者圆柱形。

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