CN114658620A - 一种接力式重力储能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接力式重力储能发电装置，包括蓄能体、分别设置在高处的和低处的两个堆场传送单元以及设置在两个堆场传送单元之间的若干个提升发电单元；两个堆场传送单元与对应的提升发电单元之间、相邻的两个提升发电单元之间均连接有用于输送蓄能体的环形的输送索，所述输送索上固定设置有挂接单元，所述挂接单元上挂有蓄能体。

Description

一种接力式重力储能发电装置

技术领域

本发明涉及电能存储技术领域，尤其涉及一种接力式重力储能发电装置。

背景技术

电能存储技术有许多中，如采用蓄电池，而蓄电池的存储容量很有限，其原理为化学能和电能之间的互相转换。蓄电池的寿命短，其生产使用的原材料以及报废后的废弃物会对环境产生污染。

目前另一种电能存储技术是抽水蓄能电站。其方法为在电力富余的时候采用水泵将低处的水输送到高处，在电力不足的时候高处的水向下流动带动水力发电机实现发电。其原理为势能和电能之间的互相转换。这种抽水蓄能电站需要开挖蓄水池，工程量大，工期长而且只能适用于水源丰富的地区。

公开号为CN202645891U的专利申请公开了一种蓄能发电装置，特别是一种利用重力势能的重力蓄能发电装置，包括垂直缸体、垂直管道和水泵水轮机，水泵水轮机由电机和泵体组成。由于其结构上的局限性，如进行大电量的存储将需要增大缸体的体积，因此会带来制造和运输上的不便。

公开号为CN105781913A的专利申请公开了一种重力发电机，它是利用水的重力使左部重力箱和右部重力箱作上下交替往复运动，在左部重力箱和右部重力箱上下交替往复运动的过程中，左部重力箱或右部重力箱通过力偶驱动器驱使螺旋转轴产生转动并产生强大的扭矩，最后通过螺旋转轴产生的扭矩驱动发电机进行发电，达到将水的势能转换为机械能来发电的目的。同样，如进行大电量的存储需要增加装置的体积，会带来制造和运输上的不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种接力式重力储能发电装置，以减少现场施工量，达到安装灵活，运输方便的目的。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种接力式重力储能发电装置，包括蓄能体、分别设置在高处的和低处的两个堆场传送单元以及设置在两个堆场传送单元之间的若干个提升发电单元；两个堆场传送单元与对应的提升发电单元之间、相邻的两个提升发电单元之间均连接有用于输送蓄能体的环形的输送索，所述输送索上固定设置有挂接单元，所述挂接单元上挂有蓄能体。

进一步的，每个提升发电单元均包括固定的第三支架、转动连接在第三支架上的两个第三传送轮以及与至少一个第三传送轮传动连接的传动切换单元或与至少一个第三传送轮传动连接的电动发电一体机；所述输送索绕在对应的第三传送轮上。

进一步的，当与至少一个第三传送轮传动连接的为传动切换单元时，所述传动切换单元上有三个连接轴，分别为第一轴、第二轴和第三轴，所述第一轴与相应的第三传送轮传动连接，所述第二轴传动连接有第三电机，所述第三轴连接有发电机；所述传动切换单元有两个档位，其中一个档位为提升档，另一个为发电档；切换到提升档时，第一轴与第二轴传动连接，切换到发电档时第一轴与第三轴传动连接。

进一步的，每个堆场传送单元均包括固定的支撑架以及转动连接在支撑架内的驱动轮，所述输送索绕在驱动轮上。

进一步的，所述支撑架上固定设置有与驱动轮传动连接的驱动电机，所述驱动电机转动时为脉动式旋转。

进一步的，所述蓄能体包括中部的蓄能块以及固定设置在蓄能块侧面的撑杆，所述撑杆挂在挂接单元上。

进一步的，所述输送索一旁设有轨道，所述蓄能体上转动连接有用于沿轨道行走的滚轮。

进一步的，所述输送索为链条。

进一步的，所述挂接单元为固定连接在输送索上的条形的挂接块，所述挂接块一端与输送索固定连接，另一端设有用于和撑杆配合的凹槽。

进一步的，靠近堆场传送单元的输送索为横向，中部的提升发电单元输送索为竖向，竖向的输送索和横向的输送索之间的输送索倾斜设置。

本发明的积极效果为：

1.本发明可安装在废弃矿井内、隧道内、山地山坡上、人造堆坝或高塔上，施工量小，安装工期短，由于不需要水源，因而尤其适用于干旱的地区。

2.本发明设有提升发电单元和主输送链条，在现场采用独立单元式分段安装，在生产时可采用模块化生产，储存和运输占用空间小，现场安装时可根据实际情况确定提升发电单元的数量和主输送链条的数量，安装灵活。

3.本发明采用了多条主输送链条独立单元接力传递蓄能体的结构，使主输送链条对于蓄能体的承载力进行了分摊，减小了单个主输送链条上的承载力，可降低主输送链条的规格尺寸和重量。提升发电单元分开布置，因而无需采用大功率的电机进行拖曳。

4.相邻的主输送链条之间无缝衔接，实现了对蓄能体的无缝接力传递，条形的挂接块保证蓄能体可以顺利传递，并且在传递时不会发生卡滞现象。

5.靠下的主输送链条为倾斜设置，减小了蓄能体对第二堆场输送链条旁边轨道的冲击，实现了速度缓冲、能量回收和平滑过渡。

附图说明

图1是实施例1的示意图；

图2是图1中I部的局部放大图；

图3是实施例1中第三传动轮与主输送链条的连接示意图；

图4是实施例1的传动和传输原理图；

图5是图4中提升发电单元的俯视图；

图6是图5的侧视图；

图7是实施例2的传动和传输原理图；

图8是传动切换单元的原理图；

图中：

1、第一堆场传送单元；2、轨道；3、第一堆场输送链条；4、蓄能块；5、第三传送轮；6、第一传送轮；7、第二堆场输送链条；8、主输送链条；9、滚轮；10、第一电机；11、第三电机；12、传动切换单元；13、发电机；14、第三驱动链轮；15、传动轴；16、第二电机；17、第二支架；18、挂接块；19、第三支架；20、第二堆场传送单元；21、第一驱动链轮；22、第一支架；23、提升发电单元；24、撑杆。

具体实施方式

实施例1

在本实施例中，将一种接力式重力储能发电装置安装在废弃的矿井内，对废弃矿井进行改造并重新利用。

如图1至图6所示，一种接力式重力储能发电装置，包括蓄能体、分别设置在矿井底部横向的巷道内和地面上的两个堆场传送单元以及依次设置在两个堆场传送单元之间的六个提升发电单元23。巷道内的堆场传送单元为第二堆场传送单元20，地面上的堆场传送单元为第一堆场传送单元1。所述第一堆场传送单元1和最上面的提升发电单元23之间、相邻的两个提升发电单元23之间以及最下面的提升发电单元23和第二堆场传送单元20之间均连接有用于输送蓄能体的环形的输送索。所述第一堆场传送单元1和最上面的提升发电单元23之间的输送索为第一堆场输送链条3，所述第二堆场传送单元20之间的输送索为主输送链条8，所述第二堆场传送单元20和最下面的提升发电单元23之间的输送索为第二堆场链条7。

所述主输送链条8上固定设置有挂接单元，所述挂接单元上挂有蓄能体。所述蓄能体包括中部的矩形的蓄能块4以及通过螺纹对称固定连接在蓄能块4两个侧面的撑杆24，所述撑杆24挂在挂接单元上。

每个提升发电单元23均包括与矿井的井壁固定连接的两个U字形的第三支架19，两个第三支架19对称设置在蓄能块4移动路线的两侧。每个第三支架19的上部均设置有两个第三传送轮5，其中一个第三支架19底部通过螺栓固定连接有传动切换单元12。所述第三支架19顶部的外侧均设有第三驱动链轮14，所述第三驱动链轮14中心固定连接有轴，该轴与对应的第三支架19上部贯穿转动连接，该轴与对应的第三传送轮5为固定连接。

如图8所示，所述传动切换单元12上有三个轴，分别为左侧输出的第一轴，右侧输出的第二轴和第三轴。其内部与汽车的变速箱类似，通过拨叉拨动第一轴上的齿轮来实现第一轴与第二轴传动连接或第一轴与第三轴传动连接，该技术为现有技术，在此不再赘述。

所述第三支架19靠近底部设有传动轴15，两个第三驱动链轮14与传动轴15均为链传动，所述传动轴15与第一轴为链传动。所述第二轴传动连接有第三电机11，所述第三轴连接有发电机13。所述传动切换单元12有两个档位，其中一个档位为提升档，另一个挡位为发电档；当切换到提升档时，第一轴与第二轴传动连接，当切换到发电档时，第一轴与第三轴传动连接。

由于采用了五条主输送链条8，使主输送链条8对于蓄能体的承载力进行了分摊，减小了主输送链条8上的承载力，可降低主输送链条8的规格尺寸和重量。提升发电单元23沿蓄能体运动方向分开布置，每个提升发电单元23上均设有第三电机11和发电机13，在提升时，无需采用大功率的第三电机11进行拖曳。

所述第一堆场传送单元1包括支撑架以及设置在支撑架内的驱动轮。所述支撑架包括对称设置在蓄能块4两侧的两个U字形的第一支架22，所述驱动轮为两个第一传送轮6，两个第一传送轮6分别设置在两个第一支架22内，所述第一支架22上部设有第一转轴，两个第一支架22均与第一转轴贯穿转动连接，所述第一传送轮6均与该第一转轴固定连接，所述第一堆场输送链条3左端绕在对应的第一传送轮6上。

第二堆场传送单元20的结构与第一堆场传送单元1的结构类似。所述第二堆场传送单元20也包括支撑架以及设置在支撑架内的驱动轮。该支撑架包括对称设置在蓄能块4两侧的两个U字形的第二支架17，该驱动轮为两个第二传送轮7，两个第二传送轮7分别设置在两个第二支架17内，所述第二支架17上部设有第二转轴，两个第二支架17均与第二转轴贯穿转动连接，所述第二传送轮7均与第二转轴固定连接，所述第二堆场输送链条7右端绕在对应的第二传送轮7上。

所述挂接单元为固定连接在输送索上的条形的挂接块18，所述挂接块18里端与输送索通过螺钉固定连接，外端设有用于和撑杆24配合的圆弧形的凹槽。

如图4所示，所述撑杆24的两端均转动连接有滚轮9，所述滚轮的外圆上有槽，所述滚轮9下均设有与该槽配合的轨道2，所述轨道2沿蓄能块4的移动方向设置，在蓄能块4的两侧，所述轨道2通过支架与矿井固定连接。通过滚轮9和轨道2的配合，可对蓄能块4进行约束，防止其横向滑动而与第一支架22或第二支架17或第三支架19发生撞击。

第一堆场输送链条3的右端绕在对应的第三传送轮5上，第二堆场输送链条7的左端绕在对应的第三传送轮5上。相邻的主输送链条8、第二堆场输送链条7与对应的主输送链条8以及第一堆场输送链条3与对应的主输送链条8均错开布置，从而使蓄能体能够顺利的进行交替传递。

如图1所示，最上面的一段主输送链条8和最下面的一段主输送链条8均为倾斜设置，当蓄能体由上而下输送时，可达到缓冲的目的，使蓄能体不会直接对第二堆场输送链条7和相应的轨道2产生冲击，可延长第二堆场输送链条7和相应的轨道2的使用寿命。

本发明提升时的工作过程为：

将传动切换单元打到提升档，此时第三电机11通过第三驱动链轮14带动第三传送轮5旋转，进而带动每一条主输送链条8同步转动，同时也带动第一堆场输送链条3和第二堆场输送链条7同步转动，通过挂接块18将第二堆场输送链条7上的蓄能体传送到对应的主输送链条8上，然后依次在主输送链条8之间传递，最后传送到第一堆场输送链条3上。

本发明发电时的工作过程为：

将传动切换单元打到发电档，此时发电机13与对应的第三传送轮5传动连接。主输送链条8上留存的蓄能体在重力的作用下拉动主输送链条8转动，从而带动第一堆场输送链条3和第二堆场输送链条7转动，进而带动每一台发电机13转动进行发电。因此，第一堆场输送链条3上的蓄能体被依次送到主输送链条8，并在主输送链条8之间进行传递，然后输送到第二堆场输送链条7上，达到发电的目的。

实施例2

如图7所示，本实施例与实施例1的不同支持在于：

1、其中一个第一支架22的一侧设有与第一转轴固定连接的第一驱动链轮21，所述第一支架22的底部固定连接有与第一驱动链轮21通过链传动的第一电机10。

2、其中一个第二支架17的一侧设有与第二转轴固定连接的第二驱动链轮22，所述第二支架17的底部固定连接有与第二驱动链轮22通过链传动的第二电机16。

3、第一堆场输送链条3右端的第三传送轮5与该第三传送轮5中心的轴为转动连接，第二堆场输送链条7左端的第三传送轮5与该第三传送轮中心的轴为转动连接。

4、第一电机10和第二电机16转动时均为脉动式旋转。

提升时，当主输送链条8上的蓄能体送到第一堆场输送链条3的右端时，第一电机10旋转一次，从而将该蓄能体向左移动一段距离，然后第一电机10停止运行，等待下一个蓄能体的到来，如此重复，因此可降低第一堆场输送链条3的长度，减少占地面积。

如何检测蓄能体是否到达第一堆场传送链条3右端并控制第一电机10脉动运行，可在第一堆场传送链条3右端设置相应电器控制元件(如接近开关、行程开关等等)，对靠近的蓄能体进行感知，进而控制第一电机10的运行和停止，这些均为现有技术，在此不再赘述。

同理，发电时，第二电机16脉动运行，可降低第二堆场链条7的长度，减少占地面积。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：

去除传动切换单元12、发电机13和第三电机11，增加电动发电一体机。将电动发电一体机与对应的传动轴15通过链传动连接，从而使本发明结构更加紧凑。

以上所述的实施例描述内容较为详细和具体，表达了本发明的优选实施例，仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，但并不仅仅局限于本发明，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的思想和方法所做的同等变化或修饰，对于本领域的研究人员或技术人员来讲，在不脱离本发明的结构之内，系统内部的局部改进和子系统之间的改动、变换等，仍是本发明的专利范围内。目前，本申请的技术方案已经进行了中试，即产品在大规模量产前的小规模实验；中试完成后，在小范围内开展了用户使用调研，调研结果表明用户满意度较高；现在已经着手准备产品正式投产进行产业化，包括知识产权风险预警调研。

Claims (10)

1.一种接力式重力储能发电装置，其特征在于，包括蓄能体、分别设置在高处的和低处的两个堆场传送单元以及设置在两个堆场传送单元之间的若干个提升发电单元(23)；两个堆场传送单元与对应的提升发电单元(23)之间、相邻的两个提升发电单元(23)之间均连接有用于输送蓄能体的环形的输送索，所述输送索上固定设置有挂接单元，所述挂接单元上挂有蓄能体。

2.根据权利要求1所述的一种接力式重力储能发电装置，其特征在于，每个提升发电单元(23)均包括固定的第三支架(19)、转动连接在第三支架(19)上的两个第三传送轮(5)以及与至少一个第三传送轮(5)传动连接的传动切换单元(12)或与至少一个第三传送轮(5)传动连接的电动发电一体机；所述输送索绕在对应的第三传送轮(5)上。

3.根据权利要求2所述的一种接力式重力储能发电装置，其特征在于，当与至少一个第三传送轮(5)传动连接的为传动切换单元(12)时，所述传动切换单元(12)上有三个连接轴，分别为第一轴、第二轴和第三轴，所述第一轴与相应的第三传送轮(5)传动连接，所述第二轴传动连接有第三电机(11)，所述第三轴连接有发电机(13)；所述传动切换单元(12)有两个档位，其中一个档位为提升档，另一个为发电档；切换到提升档时，第一轴与第二轴传动连接，切换到发电档时第一轴与第三轴传动连接。

4.根据权利要求1所述的一种接力式重力储能发电装置，其特征在于，每个堆场传送单元均包括固定的支撑架以及转动连接在支撑架内的驱动轮，所述输送索绕在驱动轮上。

5.根据权利要求4所述的一种接力式重力储能发电装置，其特征在于，所述支撑架上固定设置有与驱动轮传动连接的驱动电机，所述驱动电机转动时为脉动式旋转。

6.根据权利要求1所述的一种接力式重力储能发电装置，其特征在于，所述蓄能体包括中部的蓄能块(4)以及固定设置在蓄能块(4)侧面的撑杆(24)，所述撑杆(24)挂在挂接单元上。

7.根据权利要求1所述的一种接力式重力储能发电装置，其特征在于，所述输送索一旁设有轨道(2)，所述蓄能体上转动连接有用于沿轨道(2)行走的滚轮(9)。

8.根据权利要求1所述的一种接力式重力储能发电装置，其特征在于，所述输送索为链条。

9.根据权利要求6所述的一种接力式重力储能发电装置，其特征在于，所述挂接单元为固定连接在输送索上的条形的挂接块(18)，所述挂接块(18)一端与输送索固定连接，另一端设有用于和撑杆(24)配合的凹槽。

10.根据权利要求1所述的一种接力式重力储能发电装置，其特征在于，堆场传送单元的输送索为横向，中部的提升发电单元输送索为竖向，竖向的输送索和横向的输送索之间倾斜设置。

Images