CN114856945A - 利用塔筒的储能装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用塔筒的储能装置，储能装置设置于塔筒的筒体，筒体设置在支撑基面上，筒体包括容纳腔和位于筒体上方且与容纳腔连通的开口部，储能装置包括：盖板，盖设在开口部处；重物，沿竖直方向可上下运动地设置在容纳腔内；电动发电机，设置于盖板上且与重物连接，以使电动发电机作为电动机驱动重物向上运动，或者在重物向下运动的过程中使电动发电机利用重物的重力做功以作为发电机发电。本发明的储能装置在实现储能发电的同时，解决了现有技术中将已关停的电厂的冷却塔拆除会造成巨大的资源浪费的问题。

Description

利用塔筒的储能装置

技术领域

本发明涉及储能技术领域，具体而言，涉及一种利用塔筒的储能装置。

背景技术

新能源发电机的规模发展迅速，传统的火电厂面临着需要灵活性改造的问题，一些冷却塔需要关停，如火电厂中的双曲线型冷却塔，高度一般在 75米至150米之间，一旦拆除将造成巨大的浪费。但是，风电光伏等新能源受到昼夜、天气、季节等因素的影响，出力存在波动，导致了大量的“弃风弃光”等问题，造成了资源的浪费。

储能技术可以有效地解决上述问题，因此已经成为解决新能源发电的间歇性与不稳定性、进行常规电力系统的调峰调频以及提高区域能源系统效率和安全性的关键技术。其中，重力储能是一种依靠升降重物来储存和释放重力势能并与电能相互转化的技术，相比于压缩空气储能或电化学储能等方式，重力储能不涉及高温高压，也没有化学反应，不排放有害物质，具有简单可靠、运行安全、成本低廉以及可大规模布置等优点。

抽水蓄能本质上也是一种重力储能，它依靠电力将山下水库的水抽至山顶水库，将水的重力势能储存起来；待需要时再将山顶的水释放向下方水库，以驱动水轮机做功发电，其具有大规模、大容量的优点。但是，抽水蓄能需要依靠独特的山体地理条件，并且需要使用大量的水作为储能载体，因此近年来相关的新建项目受到了一定的限制。

使用固体重物作为重力势能的载体，同时利用人工建造的高度差，可以在一定规模上替代抽水蓄能，这种方案具有建设方便、布置灵活和效率更高的优点。现有技术中的重力储能方案按照高度差的建立方式，可分为地下型和地上型。地下型一般以地面为高点，利用深井来实现高度差。由于地下施工成本较地上更高，一些方案会选择使用已有的矿井以节约投资，但是要求建设地点已经具备矿井，这具有相当大的局限性；地上型以地面为低点，向上方寻求高度差，其中有些方案会利用山坡，也需要独特的地理条件，同样具有局限性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种利用塔筒的储能装置，以在实现储能发电的同时，解决现有技术中将已关停的电厂的冷却塔拆除会造成巨大的资源浪费的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种利用塔筒的储能装置，储能装置设置于塔筒的筒体，筒体设置在支撑基面上，筒体包括容纳腔和位于筒体上方且与容纳腔连通的开口部，利用塔筒的储能装置包括：盖板，盖设在开口部处；重物，沿竖直方向可上下运动地设置在容纳腔内；电动发电机，设置于盖板上且与重物连接，以使电动发电机作为电动机驱动重物向上运动，或者在重物向下运动的过程中使电动发电机利用重物的重力做功以作为发电机发电。

进一步地，储能装置包括：绞盘，设置于盖板，电动发电机的输出轴与绞盘的转轴连接以与绞盘同步转动；吊索，吊索的第一端固定在绞盘上，吊索的第二端用于与重物连接，吊索的至少部分卷绕于绞盘；其中，吊索在绞盘的转动下卷收以带动重物向上运动，或者吊索在重物向下运动时带动绞盘转动以被释放。

进一步地，电动发电机和绞盘均设置于盖板的上方，盖板上设置有用于供吊索穿过的避让孔，吊索的第二端穿过避让孔后与盖板下方的重物连接。

进一步地，储能装置包括吊钩，吊索的第二端与吊钩连接，重物上方设置有吊环，吊钩用于吊取吊环，以通过吊环与重物连接。

进一步地，储能装置还包括位于盖板下方以支撑盖板且环绕重物的周侧设置的多个竖梁，各个竖梁均沿竖直方向延伸，多个竖梁共同围成用于容纳重物的导向空间，以对重物的运动进行导向。

进一步地，重物为长方体形状，重物的平行于竖直方向的四个侧面所形成的四个棱角处分别对应设置有一个竖梁，以共同围成长方体形状的导向空间。

进一步地，重物的数量为m个，竖梁的数量为n个，n个竖梁呈矩形阵列布置以形成m个导向空间，m个导向空间与m个重物一一对应地设置，各个导向空间均用于容纳相应的重物；其中，0＜m＜n。

进一步地，竖梁包括交叉设置且均沿竖直方向延伸的第一导向面和第二导向面，以围成开口朝向相应的重物的导向槽，导向槽用于与相应的重物的相应的棱角配合以对其进行导向。

进一步地，竖梁包括：主梁体，沿竖直方向延伸；第一导向板和第二导向板，第一导向板和第二导向板之间呈预定夹角设置且均沿竖直方向延伸，第一导向板和第二导向板的第一侧均与主梁体连接，第一导向板和第二导向板的第二侧均朝向远离主梁体的方向设置；其中，第一导向面位于第一导向板靠近第二导向板的一侧，第二导向面位于第二导向板靠近第一导向板的一侧。

进一步地，在重物的平行于竖直方向的任意相邻两个侧面中，各个侧面上均设置有至少一个滚轮，滚轮用于在重物的运动过程中与相应的导向槽的槽壁面滚动接触。

进一步地，各个滚轮的转动轴线均平行于水平面，重物的平行于竖直方向的各个侧面上设置有两组滚轮，两组滚轮分别与两个导向槽对应设置，各组滚轮均包括一个或多个滚轮；其中，在同一个侧面上的两组滚轮中，一组滚轮中至少一个滚轮的转动轴线与另一组滚轮中的至少一个滚轮的转动轴线位于不同的水平面内；和/或在与同一个导向槽的槽壁面接触的相邻两个侧面上，一个侧面上的至少一个滚轮的转动轴线与另一个侧面上的至少一个滚轮的转动轴线位于不同的水平面内。

进一步地，重物的数量为多个，电动发电机在盖板上可运动地设置，以可选择地与其中一个重物连接。

进一步地，电动发电机为多个，重物的数量为电动发电机的数量的K倍；其中，各个电动发电机均与多个重物中的K个重物对应设置，以可选择地与K个重物中的一个连接。

进一步地，盖板上设置有导轨和与导轨滑动连接的滑块，导轨平行于电动发电机的运动方向，电动发电机与滑块固定连接，以随滑块沿导轨移动。

应用本发明的技术方案，本发明的利用塔筒的储能装置设置于塔筒的筒体，筒体设置在支撑基面上，筒体包括容纳腔和位于筒体上方且与容纳腔连通的开口部，利用塔筒的储能装置包括：盖板，盖设在开口部处；重物，沿竖直方向可上下运动地设置在容纳腔内；电动发电机，设置于盖板上且与重物连接，以使电动发电机在储能阶段作为电动机驱动重物向上运动，或者在发电阶段的重物向下运动的过程中使电动发电机利用重物的重力做功以作为发电机发电，具有辅助电网调峰调频、平滑新能源出力波动的作用，实现了谷电峰用，降低了用电成本。同时，作为外围防护的塔筒的筒体采用火电厂关停的冷却塔的筒体，因地制宜，阻挡了外部环境如横风等对储能装置的不利影响，起到了支撑储能装置的作用，保证了重力储能所需的高度差和储能装置的设计强度，节约了储能装置的建设费用，也节约了筒体的建设费用和冷却塔的拆除费用，降低了废旧冷却塔的改造成本，在实现储能发电的同时，解决了现有技术中将已关停的电厂的冷却塔拆除会造成巨大的资源浪费的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了具有本发明的利用塔筒的储能装置的塔筒的结构示意图；

图2示出了图1所示的塔筒的主视图；

图3示出了图1所示的塔筒的侧视图；

图4示出了图1所示的塔筒的俯视图；

图5示出了图1所示的塔筒在一个方向的剖视图；

图6示出了图1所示的塔筒在另一个方向的剖视图；

图7示出了图6所示的剖视图中竖梁的局部放大图；

图8示出了图1所示的塔筒中的利用塔筒的储能装置的重物的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、筒体；11、容纳腔；2、盖板；21、避让孔；3、重物；31、侧面；32、棱角；33、滚轮；4、电动发电机；5、吊索；6、绞盘；8、竖梁；81、第一导向面；82、第二导向面；83、导向槽；801、主梁体；802、第一导向板；803、第二导向板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图8所示，本发明提供了一种利用塔筒的储能装置，利用塔筒的储能装置设置于塔筒的筒体1，筒体1设置在支撑基面上，筒体1包括容纳腔11和位于筒体1上方且与容纳腔11连通的开口部，利用塔筒的储能装置包括：盖板2，盖设在开口部处；重物3，沿竖直方向可上下运动地设置在容纳腔11内；电动发电机4，设置于盖板2上且与重物3连接，以使电动发电机4作为电动机驱动重物3向上运动，或者在重物3向下运动的过程中使电动发电机4利用重物3的重力做功以作为发电机发电。

本发明的利用塔筒的储能装置设置于塔筒的筒体1，筒体1设置在支撑基面上，筒体1包括容纳腔11和位于筒体1上方且与容纳腔11连通的开口部，利用塔筒的储能装置包括：盖板 2，盖设在开口部处；重物3，沿竖直方向可上下运动地设置在容纳腔11内；电动发电机4，设置于盖板2上且与重物3连接，以使电动发电机4在储能阶段作为电动机驱动重物3向上运动，或者在发电阶段的重物3向下运动的过程中使电动发电机4利用重物3的重力做功以作为发电机发电，具有辅助电网调峰调频、平滑新能源出力波动的作用，实现了谷电峰用，降低了用电成本。同时，作为外围防护的塔筒的筒体1采用火电厂关停的冷却塔的筒体，因地制宜，阻挡了外部环境如横风等对储能装置的不利影响，起到了支撑储能装置的作用，保证了重力储能所需的高度差和储能装置的设计强度，节约了储能装置的建设费用，也节约了筒体1的建设费用和冷却塔的拆除费用，降低了废旧冷却塔的改造成本，在实现储能发电的同时，解决了现有技术中将已关停的电厂的冷却塔拆除会造成巨大的资源浪费的问题。

本发明的利用塔筒的储能装置实现了重力势能和电能的相互转换，属于物理储能范畴，储能过程和发电过程中均无高温高压和化学反应，不产生有害物质，运行简单可靠，建设和维护成本较低，且储能装置在运行过程中的主要损失为机械损失，往复运动的效率较高，工作寿命较长，具有节能减碳、提升电网稳定性以及减少弃风弃光等作用。

另外，本发明的筒体1还可采用新建的高塔或利用现有的高塔，但是，高塔全部新建所需成本较高，而使用现有高塔所面临的问题是塔筒的受力条件和承重标准未必合适。

如图2至图5所示，利用塔筒的储能装置包括：绞盘6，设置于盖板2，电动发电机4的输出轴与绞盘6的转轴连接以与绞盘6同步转动；吊索5，吊索5的第一端固定在绞盘6上，吊索5的第二端用于与重物3连接，吊索5的至少部分卷绕于绞盘6；其中，吊索5在绞盘6 的转动下卷收以带动重物3向上运动，或者吊索5在重物3向下运动时带动绞盘6转动以被释放。

具体地，电动发电机4和绞盘6均设置于盖板2的上方，盖板2上设置有用于供吊索5穿过的避让孔21，吊索5的第二端穿过避让孔21后与盖板2下方的重物3连接。

本发明的利用塔筒的储能装置包括吊钩，吊索5的第二端与吊钩连接，重物3上方设置有吊环，吊钩用于吊取吊环，以通过吊环与重物3连接。

如图5至图7所示，利用塔筒的储能装置还包括位于盖板2下方以支撑盖板2且环绕重物3的周侧设置的多个竖梁8，各个竖梁8均沿竖直方向延伸，多个竖梁8共同围成用于容纳重物3的导向空间，以对重物3的运动进行导向；竖梁8还具有限位的功能，其用于引导重物3在竖直方向的运动，并限制重物3在水平方向的运动。

如图1、图2和图5所示，电厂的冷却塔的筒体1的高度为100米，其剖面为双曲线型，筒体1上方的盖板2由钢材制作，以覆盖冷却塔的顶部的开口部，并作为储能装置的工作平台。由于筒壁较薄，难以作为主支撑结构，因此需要在其内部布置竖梁8，竖梁8的上端面与筒体1的上端面齐平，竖梁8的下端深入地基内部，由竖梁8作为盖板2的主支撑结构，筒体1作为盖板2的辅助支撑结构，以共同支撑盖板2。

这样，本发明采用在地上建设包括竖梁8在内的钢结构以及对电厂关停的废旧冷却塔进行再利用相结合的方式，既保证了重力储能过程的稳定运行，又节约了前期的建设投资。由于建设地点位于电厂内部，因此，本发明的利用塔筒的储能装置能够方便地参与电厂的灵活性改造，具有辅助电网调频调峰、平滑新能源出力波动等的作用。

本发明的利用塔筒的储能装置还包括设置在导向空间的上端的重物支撑机构，重物支撑机构包括用于在重物3向上运动至最高位置处时支撑重物3的支撑位置和用于在重物3向下运动时避让重物3的避让位置，重物支撑机构在支撑位置和避让位置之间可切换地设置。

对于单个重物3来说，其一个循环的工作流程如下：

在储能阶段开始前，重物3位于支撑基面(如地面)上以被支撑基面支撑，重物支撑机构处于避让位置；当重物3与吊钩之间没有连接时，电动发电机4作为电动机带动绞盘6旋转，以使吊索5的第二端带动吊钩穿过避让孔21后向下运动，以使吊钩与重物3上的吊环相连接；然后，电动发电机4作为电动机带动绞盘6旋转，以通过吊索5带动重物3向上运动，当重物3运动至达到所要求的高度后，重物支撑机构由避让位置切换至支撑位置以支撑重物3，以将重物3固定，从而完成将电能转化为重力势能并储存该重力势能的过程。

在发电阶段开始前，重物3被重物支撑机构支撑，当重物3与吊钩之间没有连接时，电动发电机4作为电动机带动绞盘6旋转使吊索5的第二端带动吊钩穿过避让孔21后向下运动，以使吊钩与重物3上的吊环相连接；然后，电动发电机4作为发电机使用，重物支撑机构由支撑位置切换至避让位置，以使重物3向下运动直至到达支撑基面上，在重物3向下运动的过程中，重物3会通过吊索5带动绞盘6转动，以通过绞盘6带动作为发电机使用的电动发电机4的转轴转动，以进行发电，从而完成将重力势能转化为电能的过程。

优选地，本发明的利用塔筒的储能装置还包括设置在任意相邻两个竖梁8之间的横梁和斜拉梁(图中未示出)，以起到辅助支撑相应的竖梁8和加强多个竖梁的整体强度的作用，以共同组成储能装置的具有较高的力学安全性的钢架结构；其中，竖梁8在支撑基面上方的高度与冷却塔在支撑基面上方的高度相同，竖梁8的上侧也与盖板2接触连接，以共同支撑盖板2。

具体地，由于竖梁8在支撑基面上方的高度为100米，单位质量的重力势能为重力加速度和高度之积，经计算可知，100米的高度所能储存的重力势能约为0.27千瓦时/吨。如果竖梁8等完全暴露在外部环境中，其受到的外部环境的影响会很大，如横风等天气可能会导致竖梁8、吊索5和重物3等的摆动，从而影响储能装置的运动精度，因此，外围的筒体1可以为容纳腔11内的竖梁8、吊索5和重物3等起到很好的防护作用，阻挡外部环境对储能装置的影响，从而保证储能装置的运行的稳定性和可靠性。

本发明的重物3为长方体形状，重物3的平行于竖直方向的四个侧面31所形成的四个棱角32处分别对应设置有一个竖梁8，以共同围成长方体形状的导向空间。

具体地，重物3可以是由铸铁或钢筋混凝土制成的固体结构，也可以是填充了砂石等材料的铁箱，其外形为规则的长方体；重物3始终位于盖板2下方的多个竖梁8所围成的导向空间内，重物3的数量可以为一个或多个，每个重物3均被四个竖梁8环绕。

在本发明的至少一个实施例中，重物3的数量为m个，竖梁8的数量为n个，n个竖梁8呈矩形阵列布置以形成m个导向空间，m个导向空间与m个重物3一一对应地设置，各个导向空间均用于容纳相应的重物3；其中，0＜m＜n。

为保证储能装置的储能过程和发电过程的功率输入和输出的稳定性，提高储能装置对占地的利用率，可将多个重物3组成矩阵以协同工作。如图6所示的实施例，重物3的数量为四个，竖梁8的数量为九个，九个竖梁8呈3×3的矩形阵列(即三行三列)布置以形成呈两行两列排列的四个导向空间，四个导向空间与四个重物3一一对应地设置，各个导向空间均用于容纳相应的重物3。

如图6所示，竖梁8包括交叉设置且均沿竖直方向延伸的第一导向面81和第二导向面82，以围成开口朝向相应的重物3的导向槽83，导向槽83用于与相应的重物3的相应的棱角32 配合以对其进行导向。

如图6所示，竖梁8包括：主梁体801，沿竖直方向延伸；第一导向板802和第二导向板 803，第一导向板802和第二导向板803之间呈预定夹角设置且均沿竖直方向延伸，第一导向板802和第二导向板803的第一侧均与主梁体801连接，第一导向板802和第二导向板803 的第二侧均朝向远离主梁体801的方向设置；其中，第一导向面81位于第一导向板802靠近第二导向板803的一侧，第二导向面82位于第二导向板803靠近第一导向板802的一侧。

具体地，主梁体801为横截面为方形的钢管，钢管的四个棱角处均设置有一个第一导向板802和一个第二导向板803，第一导向板802和第二导向板803分别平行于钢管的相应的棱角处的两个相互垂直的管壁，以形成横截面为“井”字形的结构；各个竖梁8均包括分别位于四个棱角处的四个导向槽83。这样，竖梁8既能够分别用于为四个重物3进行导向，又能够对重物3起到导向和限位的作用，以使重物3能够稳定地沿竖直方向运动并避免在受到震动或干扰发生时发生水平运动，还能够增加竖梁8的强度，进一步加强了本发明的储能装置的运动的稳定性。

具体地，在重物3的平行于竖直方向的任意相邻两个侧面31中，各个侧面31上均设置有至少一个滚轮33，滚轮33用于在重物3的运动过程中与相应的导向槽83的槽壁面滚动接触，避免了重物3与竖梁8之间的滑动摩擦，降低了摩擦损失，同时也限制了由于震动或扰动等引起的重物3的横向移动，保证了储能装置的运动的精度和稳定性。

可选地，重物3的平行于竖直方向的各个侧面31上的滚轮33的数量可以为一个或多个，滚轮33的数量越多，相应的重物3与竖梁8之间的接触面积就越大，重物3的运动过程就越平稳。

优选地，各个滚轮33的转动轴线均平行于水平面，重物3的平行于竖直方向的各个侧面 31上设置有两组滚轮33，两组滚轮33分别与两个导向槽83对应设置，各组滚轮33均包括一个或多个滚轮33；其中，在同一个侧面31上的两组滚轮33中，一组滚轮33中至少一个滚轮33的转动轴线与另一组滚轮33中的至少一个滚轮33的转动轴线位于不同的水平面内；和/或在与同一个导向槽83的槽壁面接触的相邻两个侧面31上，一个侧面31上的至少一个滚轮 33的转动轴线与另一个侧面31上的至少一个滚轮33的转动轴线位于不同的水平面内。

如图8所示的实施例，重物3的平行于竖直方向的各个侧面31上设置有两组滚轮33，两组滚轮33分别与两个导向槽83对应设置，各组滚轮33均包括一个滚轮33；其中，在同一个侧面31上的两个滚轮33的转动轴线位于不同的水平面内；在与同一个导向槽83的槽壁面接触的相邻两个侧面31上，一个侧面31上的滚轮33的转动轴线与另一个侧面31上的滚轮33 的转动轴线位于不同的水平面内。

在本发明的至少一个实施例中，重物3的数量为多个，电动发电机4在盖板2上可运动地设置，以可选择地与其中一个重物3连接；同时，与电动发电机4连接的绞盘6也随电动发电机4同步在盖板2上运动，以保持相应的电动发电机4和绞盘6之间的连接。

优选地，电动发电机4为多个，重物3的数量为电动发电机4的数量的K倍；其中，各个电动发电机4均与多个重物3中的K个重物3对应设置，以可选择地与相应的K个重物3 中的一个连接。

如图4和图5所示的实施例，K＝2，重物3的数量为电动发电机4的数量的两倍；其中，各个电动发电机4均与多个重物3中的两个重物3对应设置，以可选择地与相应的两个重物3 中的一个连接。

进一步优选地，盖板2上设置有导轨和与导轨滑动连接的滑块，导轨固定在盖板2上且平行于电动发电机4的运动方向，电动发电机4与滑块固定连接，以随滑块沿导轨移动；同时，与电动发电机4连接的绞盘6也随电动发电机4共同与滑块固定连接。

另外，盖板2上还设置有驱动部，驱动部与电动发电机4驱动连接，以驱动电动发电机4 沿导轨移动，其中，驱动部可直接与电动发电机4连接，也可通过如丝杠螺母等传动组件与电动发电机4连接。

以图6所示的呈两行两列的矩形阵列排列的四个重物3为例，盖板2上设置有与四个重物3一一对应地设置的四个避让孔21，同时配置有两个电动发电机4，每个电动发电机4与同一列的两个重物3对应设置，与相应的电动发电机4连接的吊索5的第二端可选择地通过相应的同一列的两个避让孔21中的一个到达盖板2下方，以用于与相应的重物3连接，以先后利用两个重物3来依次储能或依次发电。

在各个重物3的升降过程中，重物3在最高点和最低点的速度均为零，重物3在运动过程中存在加、减速阶段。在发电过程开始时，重物3在最高点从静止开始加速，在重物3即将到达最低点时其速度又被减为接近于零，以避免重物3对支撑基面的冲击和损坏；在储能过程开始时，重物3在最低点从静止开始加速，在重物3即将到达最高点时其速度又被减为接近于零，以避免重物3对盖板2的冲击和损坏。

如果所有重物3的加、减速阶段均同步进行，就会造成储能过程和发电过程的功率的不稳定，因此，两个电动发电机4的运行时间存在一定的间隔，以使不同重物3的加、减速阶段分散在不同的时间段，从而使储能过程和发电过程中功率的输入和输出更加稳定。这样，多个电动发电机4按照时间序列依次工作能够弥合单台电动发电机4在切换不同重物3时所造成的储能过程和发电过程的间断，各个电动发电机4依次完成相应的重物3的储能过程，或者依次完成相应的重物的发电过程，能够实现储能装置的连续储能或连续发电。其中，电动发电机4和重物3的数量越多，储能装置的整体的输入和输出功率就越平滑稳定。

具体地，本发明的两个电动发电机4不同步运行，它们在起吊或者释放相应的重物3时存在一定的时间间隔。当与第一个电动发电机4连接的重物3度过加速阶段，以平稳的速度运动时，与第二个电动发电机4连接的重物3才开始加速；当与第一个电动发电机4连接的重物3处于减速阶段时，与第二个电动发电机4连接的重物3已度过加速阶段，以平稳的速度运动。

本发明还提供了一种塔筒，塔筒包括筒体1和设置于筒体1的储能装置，储能装置为上述的利用塔筒的储能装置。

具体地，本发明的塔筒为火电厂关停的冷却塔的塔筒。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的利用塔筒的储能装置设置于塔筒的筒体1，筒体1设置在支撑基面上，筒体1包括容纳腔11和位于筒体1上方且与容纳腔11连通的开口部，利用塔筒的储能装置包括：盖板2，盖设在开口部处；重物3，沿竖直方向可上下运动地设置在容纳腔11内；电动发电机4，设置于盖板2上且与重物3连接，以使电动发电机4在储能阶段作为电动机驱动重物3向上运动，或者在发电阶段的重物3向下运动的过程中使电动发电机4利用重物3的重力做功以作为发电机发电，具有辅助电网调峰调频、平滑新能源出力波动的作用，实现了谷电峰用，降低了用电成本。同时，作为外围防护的塔筒的筒体1采用火电厂关停的冷却塔的筒体，因地制宜，阻挡了外部环境如横风等对储能装置的不利影响，起到了支撑储能装置的作用，保证了重力储能所需的高度差和储能装置的设计强度，节约了储能装置的建设费用，也节约了筒体1的建设费用和冷却塔的拆除费用，降低了废旧冷却塔的改造成本，在实现储能发电的同时，解决了现有技术中将已关停的电厂的冷却塔拆除会造成巨大的资源浪费的问题。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种利用塔筒的储能装置，其特征在于，所述储能装置设置于所述塔筒的筒体(1)，所述筒体(1)设置在支撑基面上，所述筒体(1)包括容纳腔(11)和位于所述筒体(1)上方且与所述容纳腔(11)连通的开口部，所述储能装置包括：

盖板(2)，盖设在所述开口部处；

重物(3)，沿竖直方向可上下运动地设置在所述容纳腔(11)内；

电动发电机(4)，设置于所述盖板(2)上且与所述重物(3)连接，以使所述电动发电机(4)作为电动机驱动所述重物(3)向上运动，或者在所述重物(3)向下运动的过程中使所述电动发电机(4)利用所述重物(3)的重力做功以作为发电机发电。

2.根据权利要求1所述的利用塔筒的储能装置，其特征在于，所述储能装置包括：

绞盘(6)，设置于所述盖板(2)，所述电动发电机(4)的输出轴与所述绞盘(6)的转轴连接以与所述绞盘(6)同步转动；

吊索(5)，所述吊索(5)的第一端固定在所述绞盘(6)上，所述吊索(5)的第二端用于与所述重物(3)连接，所述吊索(5)的至少部分卷绕于所述绞盘(6)；

其中，所述吊索(5)在所述绞盘(6)的转动下卷收以带动所述重物(3)向上运动，或者所述吊索(5)在所述重物(3)向下运动时带动所述绞盘(6)转动以被释放。

3.根据权利要求2所述的利用塔筒的储能装置，其特征在于，所述电动发电机(4)和所述绞盘(6)均设置于所述盖板(2)的上方，所述盖板(2)上设置有用于供所述吊索(5)穿过的避让孔(21)，所述吊索(5)的第二端穿过所述避让孔(21)后与所述盖板(2)下方的所述重物(3)连接。

4.根据权利要求2所述的利用塔筒的储能装置，其特征在于，所述储能装置包括吊钩，所述吊索(5)的第二端与所述吊钩连接，所述重物(3)上方设置有吊环，所述吊钩用于吊取所述吊环，以通过所述吊环与所述重物(3)连接。

5.根据权利要求1所述的利用塔筒的储能装置，其特征在于，所述储能装置还包括位于所述盖板(2)下方以支撑所述盖板(2)且环绕所述重物(3)的周侧设置的多个竖梁(8)，各个所述竖梁(8)均沿竖直方向延伸，所述多个竖梁(8)共同围成用于容纳所述重物(3)的导向空间，以对所述重物(3)的运动进行导向。

6.根据权利要求5所述的利用塔筒的储能装置，其特征在于，所述重物(3)为长方体形状，所述重物(3)的平行于竖直方向的四个侧面(31)所形成的四个棱角(32)处分别对应设置有一个所述竖梁(8)，以共同围成长方体形状的所述导向空间。

7.根据权利要求6所述的利用塔筒的储能装置，其特征在于，所述重物(3)的数量为m个，所述竖梁(8)的数量为n个，n个所述竖梁(8)呈矩形阵列布置以形成m个导向空间，m个所述导向空间与m个所述重物(3)一一对应地设置，各个所述导向空间均用于容纳相应的所述重物(3)；其中，0＜m＜n。

8.根据权利要求6所述的利用塔筒的储能装置，其特征在于，所述竖梁(8)包括交叉设置且均沿竖直方向延伸的第一导向面(81)和第二导向面(82)，以围成开口朝向相应的所述重物(3)的导向槽(83)，所述导向槽(83)用于与相应的所述重物(3)的相应的棱角(32)配合以对其进行导向。

9.根据权利要求8所述的利用塔筒的储能装置，其特征在于，所述竖梁(8)包括：

主梁体(801)，沿竖直方向延伸；

第一导向板(802)和第二导向板(803)，所述第一导向板(802)和所述第二导向板(803)之间呈预定夹角设置且均沿竖直方向延伸，所述第一导向板(802)和所述第二导向板(803)的第一侧均与主梁体(801)连接，所述第一导向板(802)和所述第二导向板(803)的第二侧均朝向远离主梁体(801)的方向设置；

其中，所述第一导向面(81)位于所述第一导向板(802)靠近所述第二导向板(803)的一侧，所述第二导向面(82)位于所述第二导向板(803)靠近所述第一导向板(802)的一侧。

10.根据权利要求8所述的利用塔筒的储能装置，其特征在于，在所述重物(3)的平行于竖直方向的任意相邻两个所述侧面(31)中，各个所述侧面(31)上均设置有至少一个滚轮(33)，所述滚轮(33)用于在所述重物(3)的运动过程中与相应的所述导向槽(83)的槽壁面滚动接触。

11.根据权利要求10所述的利用塔筒的储能装置，其特征在于，各个所述滚轮(33)的转动轴线均平行于水平面，所述重物(3)的平行于竖直方向的各个所述侧面(31)上设置有两组所述滚轮(33)，两组所述滚轮(33)分别与两个所述导向槽(83)对应设置，各组所述滚轮(33)均包括一个或多个所述滚轮(33)；其中，

在同一个所述侧面(31)上的两组所述滚轮(33)中，一组所述滚轮(33)中至少一个所述滚轮(33)的转动轴线与另一组所述滚轮(33)中的至少一个所述滚轮(33)的转动轴线位于不同的水平面内；和/或

在与同一个所述导向槽(83)的槽壁面接触的相邻两个所述侧面(31)上，一个所述侧面(31)上的至少一个所述滚轮(33)的转动轴线与另一个所述侧面(31)上的至少一个所述滚轮(33)的转动轴线位于不同的水平面内。

12.根据权利要求1所述的利用塔筒的储能装置，其特征在于，所述重物(3)的数量为多个，所述电动发电机(4)在所述盖板(2)上可运动地设置，以可选择地与其中一个所述重物(3)连接。

13.根据权利要求12所述的利用塔筒的储能装置，其特征在于，所述电动发电机(4)为多个，所述重物(3)的数量为所述电动发电机(4)的数量的K倍；其中，各个所述电动发电机(4)均与多个所述重物(3)中的K个所述重物(3)对应设置，以可选择地与K个所述重物(3)中的一个连接。

14.根据权利要求13所述的利用塔筒的储能装置，其特征在于，所述盖板(2)上设置有导轨和与所述导轨滑动连接的滑块，所述导轨平行于所述电动发电机(4)的运动方向，所述电动发电机(4)与所述滑块固定连接，以随所述滑块沿所述导轨移动。

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