CN115111127A - 储能装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种储能装置，包括：重物组件，包括重物本体；支撑组件，设置在支撑基面上，支撑组件包括由多个支撑柱共同围成的升降通道，重物组件在升降通道内可上下运动地设置；电动发电机，设置在支撑组件上或者支撑基面上，电动发电机与重物组件连接，以作为电动机带动重物组件向上运动或者在重物组件向下运动的过程中作为发电机发电；重物本体和支撑组件之间通过相互配合的重物导向机构和重物导轨对重物本体的运动进行导向，解决了重物组件在上下运动的过程中由于震动或外部干扰而发生的晃动的问题，保证了重物组件的位置精度。同时，本发明的储能装置可由多个单元以矩阵的形式组合而成，易于模块化复制，以便于灵活地设置储能容量。

Description

储能装置

技术领域

本发明涉及储能技术领域，具体而言，涉及一种储能装置。

背景技术

随着“30-60碳达峰-碳中和”战略的提出，由火力发电为代表的可再生能源将逐步被由光伏发电和风力发电为代表的可再生能源替代，可再生能源将得到大力地发展，有望成为未来的主要发电方式。

近年来，以抽水蓄能、新型电池、飞轮、压缩空气、超级电容等为代表的各种储能技术得到了普遍的关注，其中，以抽水蓄能为代表的重力式储能方案具有容量大，成本低，响应速度快等优点，因而应用较为广泛。

但是，建设抽水储能电站需要依赖特殊的地理条件，如建设两个水库和水坝所需的建设周期长，初期投资巨大，并且只能建设在有水源的地方，其苛刻的选址条件制约了大规模储能的发展。

对此，有人提出了设置一种利用绳索滑轮组的重力储能装置，重力储能装置包括配重体、支撑装置、电力提升装置和发电装置，其中，配重体用于被提升至高空从而将电能转化为配重体所增加的重力势能；支撑装置包括支撑柱以及架设在支撑柱上的横梁；电力提升装置至少包括电动机，由电动机驱动绕线轮转动以带动线体拉动配重体向上运动；发电装置包括发电机，发电机经传动件与绕线轮相连以在配重体下降时将配重体的重力势能转化为电能。

但是上述的重力储能装置具有如下缺点：

(1)重力储能装置在下降时和容易和地面基础发生碰撞从而损伤地面基础。

(2)重物在升降过程容易因收到外界环境和系统震动的影响而发生晃动，导致使重物和支撑结构产生碰撞摩擦甚至使支撑结构的中心发生晃动，从而导致安全事故。

(3)每个重物储能单元的顶部均配置电机和传动系统，这种布置会不可避免地导致支撑结构的承重增加、重心上升、结构复杂且造价成本大幅增加，重力储能装置的整体结构不能灵活地配置，储能容量容易受到限制。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种储能装置，第一方面，本发明的储能装置通过设置重物导向机构和重物导轨，解决了重物组件在上下运动的过程中由于震动或外部干扰而发生的晃动的问题，保证了重物组件在运动中的位置精度，防止重物本体因发生晃动或震动而导致吊具组件在抓取和释放重物本体时定位不够准确的问题，增加了储能装置的稳定性和可靠性；第二方面，本发明的储能装置可由多个单元以矩阵的形式组合而成，结构简单，易于模块化复制，适用范围广，能够根据场地的大小灵活组成大规模的重力储能装置，以便于灵活地设置储能装置的储能容量，在对建设地理环境要求较低的前提下，实现了大规模储能在新能源发电中的广泛应用；第三方面，本发明的储能装置通过设置吊具组件以带动重物组件在支撑组件的顶部运动利于重物组件在不同储能单元之间的切换，增加了储能装置的可扩展性和经济型，为灵活设置储能装置的容量提供了可能；第四方面，本发明的储能装置通过设置传动组件和储布机构，提高了了吊具组件的运动精度，为实现重物组件的自动化和无人化运行提供了可能。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种储能装置，包括：重物组件，包括重物本体和环绕重物本体的周侧间隔设置的多个重物导向机构；支撑组件，设置在支撑基面上，支撑组件包括由多个支撑柱共同围成的升降通道，重物组件在升降通道内可上下运动地设置，支撑组件包括位于升降通道内且环绕升降通道的周侧间隔设置的多个重物导轨；电动发电机，设置在支撑组件上或者支撑基面上，电动发电机与重物组件连接，以作为电动机带动重物组件向上运动或者在重物组件向下运动的过程中作为发电机发电；其中，多个重物导向机构与多个重物导轨一一对应地设置，以通过重物导向机构与重物导轨之间的配合对重物本体的运动进行导向。

进一步地，重物导轨包括第一导向面和分别位于第一导向面的相对两侧且与第一导向面连接的两个第二导向面，各个第二导向面均垂直于第一导向面，以共同围成横截面为矩形的导向空间；重物导向机构包括连接架和设置在连接架上且位于导向空间内的多个滚动部，多个滚动部包括一个第一滚动部和分别位于第一滚动部的相对两侧两个第二滚动部；第一滚动部的转动轴线平行于第一导向面且第一滚动部的外周面与第一导向面滚动接触，各个第二滚动部的转动轴线平行于相应的第二导向面且各个第二滚动部的外周面与相应的第二导向面滚动接触。

进一步地，储能装置包括缓冲组件，缓冲组件设置在重物组件下方，以用于对运动至靠近支撑基面处的重物组件进行缓冲，以避免重物组件和支撑基面之间发生碰撞。

进一步地，重物组件还包括设置于重物本体下方且与重物本体固定连接的托盘，托盘用于在重物组件向下运动至靠近缓冲组件时与缓冲组件接触；和/或缓冲组件包括压缩弹簧。

进一步地，支撑组件还包括设置在升降通道的上端的重物支撑机构，重物支撑机构包括用于在重物组件向上运动至最高位置处时支撑重物组件的支撑位置和用于在重物组件向下运动时避让重物组件的避让位置，重物支撑机构在支撑位置和避让位置之间可切换地设置。

进一步地，储能装置包括吊具组件，吊具组件位于支撑组件上且吊具组件的至少部分相对于支撑组件可运动地设置，吊具组件用于与重物组件连接，以通过重物组件带动吊具组件的部分向下运动或通过吊具组件带动重物组件向上运动。

进一步地，吊具组件包括吊具、吊绳和滑轮组件，吊具用于吊取重物组件，滑轮组件相对于支撑组件可运动地设置，吊绳的上端用于与滑轮组件连接，吊绳的下端用于与吊具连接。

进一步地，吊具组件包括：连接杆和设置在连接杆的外侧的吊具导向机构，连接杆的两端分别与吊具和吊绳连接；支撑组件包括吊具导轨，吊具导轨与吊具组件间隔设置；吊具导向机构与吊具导轨对应设置，以通过吊具导轨与吊具导向机构之间的配合对连接杆的运动进行导向。

进一步地，储能装置包括吊架组件，吊架组件设置在支撑组件上方以用于安装吊具组件。

进一步地，支撑组件包括多个升降通道，储能装置包括多个重物组件，多个重物组件一一对应地设置在多个升降通道内；吊架组件在支撑组件上可运动地设置，以带动吊具组件运动至不同的重物组件上方，以吊取不同的重物组件。

进一步地，吊架组件包括吊架主体和设置在吊架主体上的水平驱动部件，水平驱动部件与吊架主体驱动连接，以驱动吊架主体在支撑组件上方水平运动至不同的重物组件上方。

进一步地，吊架主体下方设置有滑块，支撑组件上方设置有与滑块滑动连接的直线导轨，以通过滑块和直线导轨来共同对吊架主体的运动进行导向。

进一步地，电动发电机设置于支撑组件的支撑基面上或设置于支撑组件上，储能装置包括传动组件，传动组件位于电动发电机与吊具组件之间以将两者连接。

进一步地，传动组件包括绞盘和绞绳，绞绳的一部分绕设在绞盘上，绞绳的自由端与吊具组件连接，电动发电机与绞盘驱动连接以驱动绞盘转动。

进一步地，传动组件包括至少一个储布机构，储布机构包括：储布架，设置在绞绳的运动路径上；多个过辊，多个过辊沿第一预定方向间隔布置在储布架上，各个过辊均可转动地设置，以供绞绳绕过；一个缓冲辊，一个缓冲辊位于多个过辊中的任意相邻两个过辊之间，缓冲辊可转动且沿第二预定方向可往复运动地设置在储布架上，以供绞绳绕过；执行机构，与缓冲辊驱动连接以驱动缓冲辊沿第二预定方向运动，以当吊具组件随吊架组件运动时，执行机构也驱动缓冲辊运动，以使绞绳始终处于拉直状态；其中，第一预定方向和第二预定方向相互垂直。

进一步地，传动组件包括至少一个储布机构，储布机构包括：储布架，设置在绞绳的运动路径上；多个过辊，多个过辊沿第一预定方向间隔布置在储布架上，各个过辊均可转动地设置，以供绞绳绕过；多个缓冲辊，多个过辊沿第一预定方向间隔布置在储布架上，各个缓冲辊均位于相邻两个过辊之间，各个缓冲辊可转动且沿第二预定方向可往复运动地设置；多个执行机构，多个执行机构与多个缓冲辊一一对应地驱动连接以驱动相应的缓冲辊沿第二预定方向运动，以当吊具组件随吊架组件运动时，多个执行机构也分别驱动多个缓冲辊运动，以使绞绳始终处于拉直状态；其中，第一预定方向和第二预定方向相互垂直。

应用本发明的技术方案，本发明的储能装置包括：重物组件；支撑组件，设置在支撑基面上，支撑组件包括由多个支撑柱共同围成的升降通道，重物组件在升降通道内可上下运动地设置；电动发电机，设置在支撑组件上或者支撑基面上，电动发电机与重物组件连接，以作为电动机带动重物组件向上运动或者在重物组件向下运动的过程中作为发电机发电；其中，重物组件包括重物本体和环绕重物本体的周侧间隔设置的多个重物导向机构，支撑组件包括位于升降通道内且环绕升降通道的周侧间隔设置的多个重物导轨，多个重物导向机构与多个重物导轨一一对应地设置，以通过重物导向机构与重物导轨之间的配合对重物本体的运动进行导向，避免了重物组件在上下运动的过程中由于震动或外部干扰而发生的晃动，保证了重物组件在运动中的位置精度，防止了重物本体因发生晃动或震动而导致吊具组件在抓取和释放重物本体时出现定位不够准确的问题，增加了储能装置的稳定性和可靠性。另外，本发明的储能装置对自然地理环境的要求较低，不需要依赖高山和水源的调节，能够灵活设置在任意的开阔环境中。

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示出了根据本发明的储能装置的第一个实施例的主视图；

图2示出了根据本发明的储能装置的第二个实施例的主视图；

图3示出了根据本发明的储能装置的支撑组件的实施例的主视图；

图4示出了根据本发明的储能装置的重物组件的第一个实施例的主视图；

图5示出了根据本发明的储能装置的吊具组件的第一个实施例的主视图；

图6示出了根据本发明的储能装置的重物组件的第二个实施例的主视图；

图7示出了根据本发明的储能装置的重物组件的第二个实施例的侧视图；

图8示出了根据本发明的储能装置的吊具组件的第二个实施例的主视图；

图9示出了根据本发明的储能装置的重物导轨和重物导向机构的配合示意图；

图10示出了图9所示的配合示意图在A处的局部放大图；

图11示出了根据本发明的储能装置的吊架组件的实施例的主视图；

图12示出了图1所示的储能装置在不包括重物组件和支撑组件时的主视图；

图13示出了图2所示的储能装置在不包括重物组件和支撑组件时的主视图；

图14示出了根据本发明的储能装置的传动组件的储布机构的第一个实施例的主视图；

图15示出了根据本发明的储能装置的传动组件的储布机构的第二个实施例的主视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、重物组件；11、重物本体；12、托盘；13、重物导向机构；130、连接架；131、第一滚动部；132、第二滚动部；14、吊接架；

2、支撑组件；20、升降通道；21、支撑柱；22、横梁；23、加强筋；24、拉杆；25、重物导轨；251、第一导向面；252、第二导向面；26、重物支撑机构；27、直线导轨；

3、吊具组件；31、吊具；32、吊绳；33、滑轮组件；331、吊具动滑轮；332、吊具定滑轮；34、连接杆；35、吊具导向机构；

4、缓冲组件；

5、吊架组件；51、吊架主体；52、水平驱动部件；53、滑块；

6、传动组件；61、绞绳；62、减速机；63、绞盘；64、第一定滑轮；65、储布机构；650、储布架；651、过辊；652、缓冲辊；653、执行机构；66、第二定滑轮；

7、电动发电机。

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15所示，本发明提供了一种储能装置，包括：重物组件1，包括重物本体11和环绕重物本体11的周侧间隔设置的多个重物导向机构13；支撑组件2，设置在支撑基面上，支撑组件2包括由多个支撑柱21共同围成的升降通道20，重物组件1在升降通道20内可上下运动地设置，支撑组件2包括位于升降通道20内且环绕升降通道20的周侧间隔设置的多个重物导轨25；电动发电机7，设置在支撑组件2上或者支撑基面上，电动发电机7与重物组件1连接，以作为电动机带动重物组件1向上运动或者在重物组件1向下运动的过程中作为发电机发电；其中，多个重物导向机构13与多个重物导轨25一一对应地设置，以通过重物导向机构13与重物导轨25之间的配合对重物本体11的运动进行导向。

本发明的储能装置包括：重物组件1；支撑组件2，设置在支撑基面上，支撑组件2包括由多个支撑柱21共同围成的升降通道20，重物组件1在升降通道20内可上下运动地设置；电动发电机7，设置在支撑组件2上或者支撑基面上，电动发电机7与重物组件1连接，以作为电动机带动重物组件1向上运动或者在重物组件1向下运动的过程中作为发电机发电；其中，重物组件1包括重物本体11和环绕重物本体11的周侧间隔设置的多个重物导向机构13，支撑组件2包括位于升降通道20内且环绕升降通道20的周侧间隔设置的多个重物导轨25，多个重物导向机构13与多个重物导轨25一一对应地设置，以通过重物导向机构13与重物导轨25之间的配合对重物本体11的运动进行导向，避免了重物组件1在上下运动的过程中由于震动或外部干扰而发生的晃动，保证了重物组件1在运动中的位置精度，防止了重物本体11因发生晃动或震动而导致吊具组件3在抓取和释放重物本体11时出现定位不够准确的问题，增加了储能装置的稳定性和可靠性。另外，本发明的储能装置对自然地理环境的要求较低，不需要依赖高山和水源的调节，能够灵活设置在任意的开阔环境中。

具体地，在支撑组件2中，多个支撑柱21环绕重物组件1间隔设置，各个支撑柱21的下端均固定在支撑基面(如地基，地基需要用混凝土填埋以保证其稳定性)上，相邻两个支撑柱21之间均通过至少一个水平设置的横梁22连接，相连接的支撑柱21和横梁22之间还设置有倾斜的加强筋23，相邻两个支撑柱21和位于这相邻两个支撑柱21之间的多个横梁22中的相邻两个横梁22所共同围成的矩形的对角处还设置有倾斜的拉杆24，以共同组成一个稳固的支撑架结构。

其中，重物导轨25与支撑组件2的横梁22连接，以通过横梁22将各个重物导向机构13的作用力传导至支撑组件2的各个钢结构上，从而保证重物本体11的运行的平稳性。

在本发明的至少一个实施例中，重物导轨25和重物导向机构13的数量均为四个，四个重物导向机构13分别设置在长方体结构的重物本体11周向四个侧面上，四个重物导轨25一一对应地朝向四个重物导向机构13设置，各个重物导向机构13均用于与相应的重物导向机构13接触以对其进行导向限位。

如图9和图10所示，重物导轨25为“C”型槽钢式导轨，重物导轨25包括第一导向面251和分别位于第一导向面251的相对两侧且与第一导向面251连接的两个第二导向面252，各个第二导向面252均垂直于第一导向面251，以共同围成横截面为矩形的导向空间，导向空间的开口朝向重物本体11设置，重物导向机构13的至少部分嵌入导向空间内并与重物导轨25的内壁面接触；重物导向机构13包括连接架130和设置在连接架130上且位于导向空间内的多个滚动部，多个滚动部包括一个第一滚动部131和分别位于第一滚动部131的相对两侧两个第二滚动部132；第一滚动部131的转动轴线平行于第一导向面251且第一滚动部131的外周面与第一导向面251滚动接触，两个第二滚动部132的转动轴线均平行于第二导向面252且各个第二滚动部132的外周面与相应的第二导向面252滚动接触。这样，重物导轨25和重物导向机构13在重物本体11的运动的过程中形成滚动摩擦，以在垂直于第一导向面251的第一水平方向和垂直于第二导向面252的第二水平方向上均起到限位作用。

具体地，滚动部为凸轮轴承随动器。

本发明的储能装置包括缓冲组件4，缓冲组件4设置在重物组件1下方，以用于对运动至靠近支撑基面处的重物组件1进行缓冲，以避免重物组件1和支撑基面之间发生碰撞，防止了重物组件1对支撑基面的损伤破坏，解决了现有技术中的重力储能装置在下降时和容易和地面基础发生碰撞的问题。

如图4、图6和图7所示，重物组件1还包括设置于重物本体11下方且与重物本体11固定连接的托盘12，托盘12用于在重物组件1向下运动至靠近缓冲组件4时与缓冲组件4接触；和/或缓冲组件4包括压缩弹簧。

如图4、图6和图7所示，重物组件1包括重物本体11和固定设置于重物本体11上方或侧方的吊接架14，吊具组件3通过吊接架14与重物本体11连接。

如图4所示的本发明的储能装置的重物组件的第一个实施例，重物本体11为一个完整的长方体结构，托盘12固定安装在重物本体11下方以用于与缓冲组件4接触，吊接架14固定安装在重物本体11上方，以通过吊取吊接架14来带动重物本体11运动，从而带动托盘12运动；其中，各个重物导向机构13均设置在重物本体11的周侧并与重物本体11固定连接。

如图6和图7所示的本发明的储能装置的重物组件的第二个实施例，重物本体11为由多个单独的长方体块(如砖块)堆叠而成的长方体结构，托盘12设置在重物本体11下方以用于支承载重物本体11并与缓冲组件4接触，多个吊接架14环绕重物本体11的周向侧面间隔布置，各个吊接架14均与托盘12连接，以通过吊取吊接架14来带动托盘12运动，从而带动重物本体11运动；其中，各个重物导向机构13均设置在吊接架14上并与相应的吊接架14固定连接。

如图3所示，支撑组件2还包括设置在升降通道20的上端的重物支撑机构26，重物支撑机构26包括用于在重物组件1向上运动至最高位置处时支撑重物组件1的支撑位置和用于在重物组件1向下运动时避让重物组件1的避让位置，重物支撑机构26在支撑位置和避让位置之间可切换地设置。

如图1、图2、图5、图8、图12和图13所示，储能装置包括吊具组件3，吊具组件3位于支撑组件2上且吊具组件3的至少部分相对于支撑组件2可运动地设置，吊具组件3用于与重物组件1连接，以通过重物组件1带动吊具组件3的部分向下运动或通过吊具组件3带动重物组件1向上运动。

如图5和图8所示，吊具组件3包括吊具31、吊绳32和滑轮组件33，吊具31用于吊取重物组件1，滑轮组件33相对于支撑组件2可运动地设置，吊绳32的上端用于与滑轮组件33连接，吊绳32的下端用于与吊具31连接。

具体地，吊具31为具有自动开合功能的抓手型吊具，抓手型吊具能够在运动到位后自动抓取或释放吊接架14，以带动重物本体11提升至升降通道20的顶部。

具体地，吊具组件3包括：连接杆34和设置在连接杆34的外侧的吊具导向机构35，连接杆34的两端分别与吊具31和吊绳32连接；支撑组件2包括吊具导轨，吊具导轨与吊具组件3间隔设置；吊具导向机构35与吊具导轨对应设置，以通过吊具导轨与吊具导向机构35之间的配合对连接杆34的运动进行导向。

优选地，吊具导轨即为支撑组件2中的重物导轨25，吊具导向机构35与支撑组件2中的重物导轨25配合使用，以保证吊具31在运动过程中的位置的准确度，避免因摆动过大而无法抓取吊接架14，同时，还节省了另外设置吊具导轨所需的成本；其中，吊具导向机构35的结构与重物导向机构13的结构类似，以和重物导轨25在吊具31的运动的过程中形成滚动摩擦，以在垂直于第一导向面251的第一水平方向和垂直于第二导向面252的第二水平方向上均对吊具组件3起到限位作用。

如图5所示的吊具组件3的第一个实施例，该吊具组件3用于抓取图4所示的重物组件1，吊具组件3中的连接杆34和吊具31的数量均为一个，环绕连接杆34的周侧设置有多个吊具导向机构35，吊绳32、连接杆34和吊具31沿竖直方向依次连接，吊具31用于抓取位于重物本体11上方的吊接架14。

如图8所示的吊具组件3的第二个实施例，该吊具组件3用于抓取图6和7所示的重物组件1，吊具组件3中的连接杆34和吊具31的数量均为多个，各个连接杆34的外侧均设置有吊具导向机构35，多个吊具31分别与多个连接杆34的下端一一对应地连接，多个连接杆34上端之间通过中间横杆连接，中间横杆的中部与吊绳32的下端连接，多个吊具31分别用于抓取环绕重物本体11的周向侧面间隔布置的多个吊接架14。

如图1、图2、图11至图13所示，储能装置包括吊架组件5，吊架组件5设置在支撑组件2上方以用于安装吊具组件3。

如图1所示，支撑组件2包括多个升降通道20，储能装置包括多个重物组件1，多个重物组件1一一对应地设置在多个升降通道20内；吊架组件5在支撑组件2上可运动地设置，以带动吊具组件3运动至不同的重物组件1上方，以吊取不同的重物组件1。

具体地，本发明的储能装置中的一个储能单元由一个重物组件1、一个升降通道20和一个缓冲组件4组成，本发明的储能装置可以为由多个相互独立的储能单元根据场地的大小灵活组成大规模的重力储能装置，以便于灵活地设置储能装置的储能容量，从而根据储能容量灵活地配置储能单元的数量，结构简单，易于模块化复制，适用范围广，在对所建设的地理环境要求较低的前提下，实现了大规模储能在新能源发电中的广泛应用，有利于对重力势能的存储和利用。

当增加储能单元个数时，所有储能单元均能够共用一个包括多个升降通道20的支撑组件2，且位于同一排的多个储能单元均能够共用一个吊具组件3、一个吊架组件5、一个传动组件6和一个电动发电机7，一个吊具组件3和一个吊架组件5的组合能够在一个传动组件6和一个电动发电机7的驱动下在同一排的多个储能单元之间移动，以到达任意一个储能单元的升降通道20的上方，以吊取相应的重物组件1并与其同步运动。

这样，由于钢架结构的纵向和横向扩展增加了钢结构的整体的投影面积，使得钢架结构的刚度和稳定性增加，可达到节约用钢量的效果，在同一排内扩展储能单元的数量时可不用增加吊具组件3、吊架组件5、传动组件6和电动发电机7的数量，达到了减少生产成本并降低储能装置的复杂程度的目的。

例如，当储能装置包括十六个储能单元，且这十六个储能单元布置为4X4的矩阵形式时，只需要设置一个包括16个升降通道20的支撑组件2、四个吊具组件3、四个吊架组件5、四个传动组件6和四个电动发电机7即可。

具体地，吊架组件5包括吊架主体51和设置在吊架主体51上的水平驱动部件52，水平驱动部件52与吊架主体51驱动连接，以驱动吊架主体51在支撑组件2上方水平运动至不同的重物组件1上方。这样，吊架组件5沿预定水平方向安装在支撑组件2上方，可以带动吊具组件3沿预定水平方向前后运动至各个储能单元的升降通道20的顶部，便于吊具组件3吊取不同的重物。

其中，水平驱动部件52为电机。

如图11所示，吊架主体51下方设置有滑块53，支撑组件2上方设置有与滑块53滑动连接且沿吊架主体51的运动方向延伸的直线导轨27，以通过滑块53和直线导轨27的滑动连接来共同对吊架主体51的运动进行导向。

如图1、图2、图12和图13所示，电动发电机7设置于支撑组件2的支撑基面上或设置于支撑组件2上，储能装置包括传动组件6，传动组件6位于电动发电机7与吊具组件3之间以将两者传动连接。

其中，传动组件6包括绞盘63和绞绳61，绞绳61的一部分绕设在绞盘63上，绞绳61的自由端与吊具组件3连接，电动发电机7与绞盘63驱动连接以驱动绞盘63转动，绞绳61需选用安全系数尽可能大的绳索，以避免失效。

具体地，电动发电机7与绞盘63之间设置有减速机62，减速机62与绞盘63之间可不设置其他传动机构直接连接也可通过链传动或带传动等传动机构连接。

如图1所示，电动发电机7设置于支撑组件2的支撑基面上，绞绳61的运动路径上设置有储布机构65和多个位置固定的定滑轮，储布机构65用于保证绞绳61始终处于拉直状态，多个定滑轮包括第一定滑轮64和第二定滑轮66，第一定滑轮64位于绞盘63和储布机构65之间，第二定滑轮66位于储布机构65和吊具组件3之间。

如图12所示，当电动发电机7设置于支撑组件2的支撑基面上时，吊具组件3的滑轮组件33包括吊具动滑轮331和吊具定滑轮332，吊具定滑轮332固定在吊架组件5上方，吊具动滑轮331可运动地设置在吊具定滑轮332下方，绞绳61的第一端固定在绞盘63上，绞绳61的第二端绕过吊具定滑轮332和吊具动滑轮331后固定在吊架组件5上，吊具动滑轮331的转轴与吊绳32连接以与吊绳32同步上下运动。

如图13所示，当电动发电机7设置于吊架组件5上方时，吊具组件3的滑轮组件33包括吊具动滑轮331，吊具动滑轮331可运动地设置在电动发电机7下方，绞绳61的第一端固定在绞盘63上，绞绳61的第二端绕过吊具动滑轮331后固定在吊架组件5上，吊具动滑轮331的转轴与吊绳32连接以与吊绳32同步上下运动。

如图1所示，两个储能单元共用一个吊具组件3、一个吊架组件5，一个传动组件6和一个电动发电机7，此时吊具组件3为了吊取这两个储能单元的重物组件1需要移动距离L，并进行定位，为了保证吊具31的位置的恒定和吊架组件5的运行的平稳性并保证在吊架组件5的移动过程中绞绳61的张力较为稳定不会出现较大的波动甚至导致松脱，需要加设储布机构65，以保证绞绳61始终处于拉直状态。

如图14所示的储布机构65的第一个实施例，传动组件6包括至少一个储布机构65，储布机构65包括：储布架650，设置在绞绳61的运动路径上；多个过辊651，多个过辊651沿第一预定方向间隔布置在储布架650上，各个过辊651均可转动地设置，以供绞绳61绕过；一个缓冲辊652，一个缓冲辊652位于多个过辊651中的任意相邻两个过辊651之间，缓冲辊652可转动且沿第二预定方向可往复运动地设置在储布架650上，以供绞绳61绕过；执行机构653，与缓冲辊652驱动连接以驱动缓冲辊652沿第二预定方向运动，以当吊具组件3随吊架组件5运动时，执行机构653也驱动缓冲辊652运动，以使绞绳61始终处于拉直状态；其中，第一预定方向和第二预定方向相互垂直。

可选地，执行机构653为气缸、油缸、直线电机等，执行机构653与缓冲辊652之间可直接连接，也可通过齿轮齿条机构和丝杠螺杆机构等连接。

具体地，支撑组件2上设置有用于检测吊架组件5的运动位置及运动距离的检测部件，检测部件将检测结果传递给控制器，当控制器判断吊架组件5运动预定距离时，会给执行机构653发出指令以使其带动缓冲辊652运动预定距离的一半，以使绞绳61始终处于拉直状态。

如图15所示的储布机构65的第二个实施例，传动组件6包括至少一个储布机构65，储布机构65包括：储布架650，设置在绞绳61的运动路径上；多个过辊651，多个过辊651沿第一预定方向间隔布置在储布架650上，各个过辊651均可转动地设置，以供绞绳61绕过；多个缓冲辊652，多个过辊651沿第一预定方向间隔布置在储布架650上，各个缓冲辊652均位于相邻两个过辊651之间，各个缓冲辊652可转动且沿第二预定方向可往复运动地设置；多个执行机构653，多个执行机构653与多个缓冲辊652一一对应地驱动连接以驱动相应的缓冲辊652沿第二预定方向运动，以当吊具组件3随吊架组件5运动时，多个执行机构653也分别驱动多个缓冲辊652运动，以使绞绳61始终处于拉直状态；其中，第一预定方向和第二预定方向相互垂直。

具体地，第一预定方向为水平方向，第二预定方向为竖直方向；或者，第一预定方向为竖直方向，第二预定方向为竖直水平方向。

另外，当同一排中的储能单元的数量较多，吊架组件5的移动距离较大，一个储布机构65难以实现长距离的储布功能时，可将多个储布机构65串联以增加缓冲距离。

本发明的储能装置的工作原理如下：

储能过程：即在用电低谷或发电量过盛时将电能转化为重力势能的过程，其具体过程为，吊具组件3抓取升降通道20底部的缓冲组件4上的重物组件1的吊接架14，电动发电机7作为电动机起动，以通过传动组件6和吊具组件3带动被抓取的重物组件1在升降通道20内上升，在重物组件1上升时电动发电机7所消耗的电能就会转化为重物组件1的重力势能以进行储能，当重物组件1到达升降通道20顶部后重物支撑机构26会切换至支撑位置以支撑重物组件1；然后吊具组件3的吊具31将重物组件1的吊接架14释放，吊架组件5带动吊具组件3水平运动至下一个储能单元的升降通道20的顶部，电动发电机7通过传动组件6带动吊具组件3向下运动至相应的重物组件1上方，重复上述的储能动作。

发电过程：即在用电高峰期将存储的重力势能转化为电能的过程，其具体过程为，吊具组件3抓取升降通道20顶部的重物支撑机构26上的重物组件1的吊接架14，重物支撑机构26切换至避让位置，电动发电机7切换为发电机模式，重物组件1在重力的作用下向下运动以带动发电机转动以将重力势能转化为电能以进行发电；然后吊具组件3的吊具31将重物组件1的吊接架14释放，电动发电机7通过传动组件6带动吊具组件3向上运动至升降通道20顶部，吊架组件5带动吊具组件3水平运动至下一个储能单元的升降通道20顶部，重复上述的储能动作。

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：

本发明的储能装置包括：重物组件1；支撑组件2，设置在支撑基面上，支撑组件2包括由多个支撑柱21共同围成的升降通道20，重物组件1在升降通道20内可上下运动地设置；电动发电机7，设置在支撑组件2上或者支撑基面上，电动发电机7与重物组件1连接，以作为电动机带动重物组件1向上运动或者在重物组件1向下运动的过程中作为发电机发电；其中，重物组件1包括重物本体11和环绕重物本体11的周侧间隔设置的多个重物导向机构13，支撑组件2包括位于升降通道20内且环绕升降通道20的周侧间隔设置的多个重物导轨25，多个重物导向机构13与多个重物导轨25一一对应地设置，以通过重物导向机构13与重物导轨25之间的配合对重物本体11的运动进行导向，避免了重物组件1在上下运动的过程中由于震动或外部干扰而发生的晃动，保证了重物组件1在运动中的位置精度，防止了重物本体11因发生晃动或震动而导致吊具组件3在抓取和释放重物本体11时出现定位不够准确的问题，增加了储能装置的稳定性和可靠性。另外，本发明的储能装置对自然地理环境的要求较低，不需要依赖高山和水源的调节，能够灵活设置在任意的开阔环境中。

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 (16)

1.一种储能装置，其特征在于，包括：

重物组件(1)，包括重物本体(11)和环绕所述重物本体(11)的周侧间隔设置的多个重物导向机构(13)；

支撑组件(2)，设置在支撑基面上，所述支撑组件(2)包括由多个支撑柱(21)共同围成的升降通道(20)，所述重物组件(1)在所述升降通道(20)内可上下运动地设置，所述支撑组件(2)包括位于所述升降通道(20)内且环绕所述升降通道(20)的周侧间隔设置的多个重物导轨(25)；

电动发电机(7)，设置在所述支撑组件(2)上或者所述支撑基面上，所述电动发电机(7)与所述重物组件(1)连接，以作为电动机带动所述重物组件(1)向上运动或者在所述重物组件(1)向下运动的过程中作为发电机发电；

其中，所述多个重物导向机构(13)与所述多个重物导轨(25)一一对应地设置，以通过所述重物导向机构(13)与所述重物导轨(25)之间的配合对所述重物本体(11)的运动进行导向。

2.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，

所述重物导轨(25)包括第一导向面(251)和分别位于所述第一导向面(251)的相对两侧且与所述第一导向面(251)连接的两个第二导向面(252)，各个所述第二导向面(252)均垂直于所述第一导向面(251)，以共同围成横截面为矩形的导向空间；

所述重物导向机构(13)包括连接架(130)和设置在连接架(130)上且位于所述导向空间内的多个滚动部，所述多个滚动部包括一个第一滚动部(131)和分别位于所述第一滚动部(131)的相对两侧两个第二滚动部(132)；

所述第一滚动部(131)的转动轴线平行于所述第一导向面(251)且所述第一滚动部(131)的外周面与所述第一导向面(251)滚动接触，各个所述第二滚动部(132)的转动轴线平行于相应的所述第二导向面(252)且各个所述第二滚动部(132)的外周面与相应的所述第二导向面(252)滚动接触。

3.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置包括缓冲组件(4)，所述缓冲组件(4)设置在所述重物组件(1)下方，以用于对运动至靠近所述支撑基面处的所述重物组件(1)进行缓冲，以避免所述重物组件(1)和所述支撑基面之间发生碰撞。

4.根据权利要求3所述的储能装置，其特征在于，

所述重物组件(1)还包括设置于所述重物本体(11)下方且与所述重物本体(11)固定连接的托盘(12)，所述托盘(12)用于在所述重物组件(1)向下运动至靠近所述缓冲组件(4)时与所述缓冲组件(4)接触；和/或

所述缓冲组件(4)包括压缩弹簧。

5.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述支撑组件(2)还包括设置在所述升降通道(20)的上端的重物支撑机构(26)，所述重物支撑机构(26)包括用于在所述重物组件(1)向上运动至最高位置处时支撑所述重物组件(1)的支撑位置和用于在所述重物组件(1)向下运动时避让所述重物组件(1)的避让位置，所述重物支撑机构(26)在所述支撑位置和所述避让位置之间可切换地设置。

6.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置包括吊具组件(3)，所述吊具组件(3)位于所述支撑组件(2)上且所述吊具组件(3)的至少部分相对于所述支撑组件(2)可运动地设置，所述吊具组件(3)用于与所述重物组件(1)连接，以通过所述重物组件(1)带动所述吊具组件(3)的部分向下运动或通过所述吊具组件(3)带动所述重物组件(1)向上运动。

7.根据权利要求6所述的储能装置，其特征在于，所述吊具组件(3)包括吊具(31)、吊绳(32)和滑轮组件(33)，所述吊具(31)用于吊取所述重物组件(1)，所述滑轮组件(33)相对于所述支撑组件(2)可运动地设置，所述吊绳(32)的上端用于与所述滑轮组件(33)连接，所述吊绳(32)的下端用于与所述吊具(31)连接。

8.根据权利要求7所述的储能装置，其特征在于，

所述吊具组件(3)包括：连接杆(34)和设置在所述连接杆(34)的外侧的吊具导向机构(35)，所述连接杆(34)的两端分别与所述吊具(31)和所述吊绳(32)连接；

所述支撑组件(2)包括吊具导轨，所述吊具导轨与所述吊具组件(3)间隔设置；

所述吊具导向机构(35)与所述吊具导轨对应设置，以通过所述吊具导轨与所述吊具导向机构(35)之间的配合对所述连接杆(34)的运动进行导向。

9.根据权利要求8所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置包括吊架组件(5)，所述吊架组件(5)设置在所述支撑组件(2)上方以用于安装所述吊具组件(3)。

10.根据权利要求9所述的储能装置，其特征在于，

所述支撑组件(2)包括多个所述升降通道(20)，所述储能装置包括多个所述重物组件(1)，多个所述重物组件(1)一一对应地设置在多个所述升降通道(20)内；

所述吊架组件(5)在所述支撑组件(2)上可运动地设置，以带动所述吊具组件(3)运动至不同的所述重物组件(1)上方，以吊取不同的所述重物组件(1)。

11.根据权利要求10所述的储能装置，其特征在于，所述吊架组件(5)包括吊架主体(51)和设置在吊架主体(51)上的水平驱动部件(52)，所述水平驱动部件(52)与所述吊架主体(51)驱动连接，以驱动所述吊架主体(51)在所述支撑组件(2)上方水平运动至不同的所述重物组件(1)上方。

12.根据权利要求11所述的储能装置，其特征在于，所述吊架主体(51)下方设置有滑块(53)，所述支撑组件(2)上方设置有与所述滑块(53)滑动连接的直线导轨(27)，以通过所述滑块(53)和直线导轨(27)来共同对所述吊架主体(51)的运动进行导向。

13.根据权利要求10所述的储能装置，其特征在于，所述电动发电机(7)设置于所述支撑组件(2)的支撑基面上或设置于所述支撑组件(2)上，所述储能装置包括传动组件(6)，所述传动组件(6)位于所述电动发电机(7)与所述吊具组件(3)之间以将两者连接。

14.根据权利要求13所述的储能装置，其特征在于，

所述传动组件(6)包括绞盘(63)和绞绳(61)，所述绞绳(61)的一部分绕设在所述绞盘(63)上，所述绞绳(61)的自由端与所述吊具组件(3)连接，所述电动发电机(7)与所述绞盘(63)驱动连接以驱动所述绞盘(63)转动。

15.根据权利要求14所述的储能装置，其特征在于，所述传动组件(6)包括至少一个储布机构(55)，所述储布机构(55)包括：

储布架(650)，设置在所述绞绳(61)的运动路径上；

多个过辊(651)，多个过辊(651)沿第一预定方向间隔布置在所述储布架(650)上，各个所述过辊(651)均可转动地设置，以供所述绞绳(61)绕过；

一个缓冲辊(652)，所述一个缓冲辊(652)位于所述多个过辊(651)中的任意相邻两个所述过辊(651)之间，所述缓冲辊(652)可转动且沿第二预定方向可往复运动地设置在所述储布架(650)上，以供所述绞绳(61)绕过；

执行机构(653)，与所述缓冲辊(652)驱动连接以驱动缓冲辊(652)沿所述第二预定方向运动，以当所述吊具组件(3)随所述吊架组件(5)运动时，所述执行机构(653)也驱动缓冲辊(652)运动，以使所述绞绳(61)始终处于拉直状态；

其中，所述第一预定方向和所述第二预定方向相互垂直。

16.根据权利要求14所述的储能装置，其特征在于，所述传动组件(6)包括至少一个储布机构(55)，所述储布机构(55)包括：

储布架(650)，设置在所述绞绳(61)的运动路径上；

多个过辊(651)，多个过辊(651)沿第一预定方向间隔布置在所述储布架(650)上，各个所述过辊(651)均可转动地设置，以供所述绞绳(61)绕过；

多个缓冲辊(652)，多个过辊(651)沿第一预定方向间隔布置在所述储布架(650)上，各个所述缓冲辊(652)均位于相邻两个所述过辊(651)之间，各个所述缓冲辊(652)可转动且沿第二预定方向可往复运动地设置；

多个执行机构(653)，所述多个执行机构(653)与所述多个缓冲辊(652)一一对应地驱动连接以驱动相应的缓冲辊(652)沿所述第二预定方向运动，以当所述吊具组件(3)随所述吊架组件(5)运动时，所述多个执行机构(653)也分别驱动所述多个缓冲辊(652)运动，以使所述绞绳(61)始终处于拉直状态；

其中，所述第一预定方向和所述第二预定方向相互垂直。

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