CN115208072A - 一种密封膜的锚固结构及重力压缩空气储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种密封膜的锚固结构及重力压缩空气储能系统，其中密封膜的一端利用锚固结构与重力组件的外壁密封连接，且锚固结构中外接环的设置可使得在间隙外的密封膜与之充分接触，在密封膜内充气后，重力组件随着密封膜内的充气和放气在竖直方向上做上下运动，有效的防止了密封膜锚固接缝处的漏气问题且可有效减小密封膜的弯折损伤，减小密封膜的拉扯应力。

Description

一种密封膜的锚固结构及重力压缩空气储能系统

技术领域

本发明涉及电能存储技术领域，尤其涉及一种密封膜的锚固结构及重力压缩空气储能系统。

背景技术

压缩空气储能系统通过压缩空气储存多余的电能，在需要时，将高压空气释放通过膨胀机做功发电。在储能时，压缩空气储能系统耗用电能将空气压缩并存于储气室中；在释能时，高压空气从储气室释放，进入燃烧室利用燃料燃烧加热升温后驱动发电，也可不用燃料燃烧加热，通过回收压缩热用于加热空气。重力压缩空气储能系统中密封膜内部的储气室内储存着高压气体，内压可达5MPa以上，其密封膜承受这巨大的拉力，而密封膜作为柔性材料与储气竖井的锚固链接方式是储气室的核心技术，一方面需要保证密封膜不会因为锚固导致的应力集中出现局部应力过大而撕裂，一方面需要保证密封膜不会因为锚固孔位太多导致自身强度下降，现有技术中直接将密封膜的两端分别固定在重力块外壁和储气竖井内壁上，在提高锚固性能的同时，锚固处的强度降低，容易造成密封膜气密性下降，容易造成密封膜锚固接缝处的漏气问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种密封膜的锚固结构及重力压缩空气储能系统，其中密封膜的一端利用锚固结构与重力组件的外壁密封连接，且锚固结构中外接环的设置可使得在间隙外的密封膜与之充分接触，在密封膜内充气后，重力组件随着密封膜内的充气和放气在竖直方向上做上下运动，有效的防止了密封膜锚固接缝处的漏气问题且可有效减小密封膜的弯折损伤，减小密封膜的拉扯应力。

为达到上述目的，本发明提出的一种密封膜的锚固结构，所述锚固结构在重力压缩空气储能系统中将密封膜锚固在重力组件的外壁上；包括

夹膜底板；其在竖直方向上设置在所述重力组件的下方且与所述重力组件之间具有间隙；

防漏组件；包括密封垫片，其中密封垫片包括第一密封垫片和第二密封垫片；其中所述第一密封垫片和所述第二密封垫片设置在所述间隙内并在的竖直方向上相对设置；且所述密封膜锚的一端设置在所述第一密封垫片和第二密封垫片之间，实现所述密封膜与所述重力组件的连接；和

外接环；所述外接环在所述第一密封垫片和所述第二密封垫片的周侧设置；所述外接环位于所述间隙的周侧并对所述间隙外的所述密封膜接触，用于减小所述密封膜的拉扯应力。

在一些实施例中，所述第一密封垫片和所述第二密封垫片均与所述外接环为一体式结构。

在一些实施例中，所述防漏组件包括抗压垫片；其中所述抗压垫片包括第一抗压垫片和第二抗压垫片；其中所述第一抗压垫片和所述第二抗压垫片在所述间隙内并在竖直方向上相对设置；且所述第一抗压垫片位于所述第一密封垫片的内侧；所述第二抗压垫片位于所述第二密封垫片的内侧；所述密封膜的一端位于所述第一抗压垫片和所述第二抗压垫片之间。

在一些实施例中，所述第一抗压垫片和所述第二抗压垫片的表面均设置磨砂层；所述磨砂层用于减小所述密封膜的拉扯应力。

在一些实施例中，所述防漏组件包括设置在所述间隙内的压紧底托；在竖直方向上所述压紧底托设置在所述抗压垫片和所述密封垫片的下方。

在一些实施例中，所述夹膜底板与所述重力组件通过螺栓组件连接；其中螺栓组件包括多个锚固螺栓；所述锚固螺栓沿竖直方向穿过所述夹膜底板、所述防漏组件、所述密封膜，并与所述重力组件的底部连接。

在一些实施例中，所述螺栓组件包括螺栓钢托；其中所述螺栓钢托设置在所述重力组件的内部；其中所述锚固螺栓与所述螺栓钢托连接。

在一些实施例中，所述螺栓组件包括底座；其中所述底座设置在所述重力组件底部并位于所述防漏组件的上方。

在一些实施例中，本发明实施例提出了一种重力压缩空气储能系统，包括：

竖井，所述竖井中活动插接有重力组件，所述重力组件外壁与所述竖井内壁之间有间隙，所述间隙中设置有密封膜，所述密封膜与所述重力组件外壁和所述竖井内壁之间密封连接，以使所述密封膜、所述竖井位于所述密封膜下方的空间、所述重力组件之间围成储气室；其中所述密封膜与所述重力组件外壁通过上述任一实施例中的锚固结构连接。

在一些实施例中，所述重力组件包括重力块组和承压组件；其中所述重力块组设置在所述承压组件的顶部；所述承压组件的底部伸入所述竖井内且其外壁与所述密封膜相连；所述承压组件的顶部位于所述竖井顶部的地面上。

在一些实施例中，所述承压组件包括承压筒和承压底座；其中所述承压筒的底部伸入所述竖井内且其顶部设置承压底座；所述重力块组位于所述承压底座上方，以使所述承压筒向下移动至最低限位时通过所述承压底座支撑在所述竖井顶部的地面上。

在一些实施例中，所述承压组件包括缓冲组件；其分布在所述竖井的周侧并位于竖井顶端外部的地面上，且所述缓冲组件的顶部与所述承压底座连接。

在一些实施例中，所述缓冲组件包括相对设置的顶托和底托以及连接在所述顶托和所述底托之间的压力弹簧，所述顶托的底面中部设置有上中心连杆；所述底托的顶面中部设置有下中心连杆，所述上中心连杆和所述下中心连杆均位于所述压力弹簧的中部；所述下中心连杆的顶端面的中部开有沿竖直方向设置的滑孔，所述上中心连杆的底端沿所述滑孔上下移动。

在一些实施例中，所述顶托的底面设置有上环形保护圈，所述底托的表面上设置有下环形保护圈，所述下环形保护圈套设在所述上环形保护圈内；所述压力弹簧位于所述下环形保护圈内。

在一些实施例中，所述承压组件包括锁定平台；其设置在所述竖井的周侧并位于竖井顶端外部的地面上，且所述锁定平台与所述缓冲组件连接并位于所述缓冲组件的外侧。

在一些实施例中，所述锁定平台通过角钢与所述缓冲组件固定连接；所角钢的一端设置在锁定平台的内壁上，另一端固定在所述缓冲组件的底部。

在一些实施例中，储能系统包括导向装置，其包括导槽和滚轮；其中所述导槽设置多个，多个所述导槽分布在所述重力组件周侧，所述导槽设置在所述竖井内壁或所述竖井外部；所述滚轮与所述导槽配合与所述导槽的槽底相接，以使所述重力组件上下移动时所述滚轮沿着所述导槽的槽底上下移动。

在一些实施例中，所述竖井顶端外部的地面设置有多个塔楼结构，多个所述塔楼结构分布在所述竖井周侧，多个所述导槽分别安装在多个所述塔楼结构上。

在一些实施例中，多个所述重力压块的周侧均设置有所述导向装置，所述导向装置安装在所述重力压块的周侧，并位于所述重力压块和与所述重力压块相对的所述塔楼结构之间。

在一些实施例中，所述竖井内壁上设置有钢衬，所述密封膜连接在所述钢衬内壁上。

在一些实施例中，所述竖井外壁上设置防沉降组件；其中所述防沉降组件包括在竖直方向上沿所述竖井的外壁依次间隔环置的多个圈梁。

在一些实施例中，所述防沉降组件包括地基，其中所述地基设置在所述竖井外壁的底部。

在一些实施例中，所述重力块组包括多个在竖直方向上层层叠加设置的重力压块，其中每相邻设置的重力压块上分别设置防移动组件；其中所述防移动组件实现多个所述重力压块重心始终在同一铅直方向。

在一些实施例中，防移动组件包括公榫和/或母榫，在每相邻设置的所述重力压块上分别设置至少一个公榫和/或母榫，相邻所述重力压块上设置的所述公榫与所述母榫相互配合。

在一些实施例中，每相邻设置的所述重力压块上均设置磁力件，实现相邻设置的所述重力压块相互吸引，控制所述重力压块相互之间的竖向移动。

在一些实施例中，所述承压筒中填充有沙子。

在一些实施例中，用于运行上述任一实施例所述的储能系统，包括如下步骤：

布设空气压缩单元、空气膨胀单元和发电机；所述空气压缩单元的进口连接有进气装置；所述空气压缩单元的出口通过储能管路与储气室的进口连接；所述储气室的出口通过释能管路与所述空气膨胀单元的进口连接；且空气膨胀单元的出口与发电机连接；

电网用电低谷期：所述储能系统进行储能，关闭所述释能管路并开启所述储能管路，空气通过所述进气装置进入所述空气压缩单元压缩后成为压缩空气；所述压缩空气通过所述储能管路进入所述储气室并使得所述储气室体积增大，重力组件恒压上升；

电网用电高峰期：所述储能系统进行释能，开启所述释能管路并关闭所述储能管路；所述储气室体积减小以致所述重力组件下降；所述压缩空气经所述释能管路进入所述空气膨胀单元恒压做功并带动所述发电机发电。

在一些实施例中，在所述储能系统储能阶段，所述储能管路与所述释能管路之间设有热交换单元；空气进入所述空气压缩单元压缩过程产生的热量存储在所述热交换单元；在所述储能系统释能阶段，压缩空气由所述储气室经过所述热交换单元加热后，再经释能管路进入空气膨胀单元。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例提出的密封膜锚固结构的结构示意图；

图2是本发明一实施例提出的密封膜锚固结构的结构示意图；

图3是本发明一实施例提出的密封膜锚固结构的结构示意图；

图4是本发明一实施例提出的密封膜锚固结构的结构示意图；

图5是图4另一视角的结构示意图；

图6是本发明一实施例提出的重力压缩空气储能系统的结构示意图；

图7是本发明一实施例提出的重力压缩空气储能系统的结构示意图；

图8是图4另一视角的结构示意图；

图9是本发明一实施例提出的重力压缩空气储能系统的结构示意图；

图10是本发明一实施例提出的重力压缩空气储能系统的结构示意图；

图11是本发明一实施例提出的缓冲组件的结构示意图；

图中，1、重力压块；2、塔楼结构；3、导向装置；4、承压底座；5、锁定平台；51、弹性垫；6、缓冲组件；61、顶托；62、底托；63、压力弹簧；64、角钢；65、上中心连杆；66、下中心连杆；67、上环形保护圈；68、下环形保护圈；7、土层；8、密封膜；9、磁力件；10、承压筒；11、储气室；12、竖井；13、钢衬；14、公榫；15、夹膜底板；16、第一密封垫片；17、第二密封垫片；18、外接环；19、第一抗压垫片；20、第二抗压垫片；21、压紧底托；22、锚固螺栓；23、螺栓钢托；24、底座；25、圈梁；26、地基。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

参见图1-图5是本发明一实施例提出的一种密封膜8的锚固结构，锚固结构在重力压缩空气储能系统中将密封膜8锚固在重力组件的外壁上；锚固结构包括夹膜底板15、防漏组件和外接环18；其中在竖直方向上夹膜底板15设置在重力组件的下方，且夹膜底板15与重力组件的底部外壁之间具有间隙；其中防漏组件可设置在夹膜底板15与重力组件的底部外壁之间的间隙内。

示例性的，本实施例中的夹膜底板15和防漏组件通过高强锚固螺栓22即可进行固定，但本实施例中包括并不限制高强锚固螺栓22。

本实施例中的防漏组件包括密封垫片如图1所示，其中密封垫片包括第一密封垫片16和第二密封垫片17；其中第一密封垫片16和第二密封垫片17设置在夹膜底板15与重力组件的底部外壁之间的间隙内，第一密封垫片16和第二密封垫片17在竖直方向上相对设置。例如第一密封垫片16与重力组件的底部外壁紧密接触设置，第二密封垫片17与夹膜底板15的上表面紧密接触设置，且密封膜8的一端位于夹膜底板15与重力组件的底部外壁之间的间隙内，且利用第一密封垫片16与第二密封垫片17夹紧密封膜8，初步防止密封膜8锚固后在接缝处存在漏气的现象。可理解的，利用高强锚固螺栓22实现夹膜底板15和防漏组件连接时，可将高强锚固螺栓22锚固在密封垫片处，此时密封膜8不仅可利用第一密封垫片16与第二密封垫片17夹紧固定，利用高强锚固螺栓22穿过密封膜8对密封膜8进一步固定适用于大容量高压储气场景，实现了安全储能理念，且利用第一密封垫片16与第二密封垫片17对高强锚固螺栓22与密封膜8接缝处密封，防止漏气，实现密封膜8与重力组件的外壁密封连接。

此外，本发明实施例的锚固结构还包括外接环18；其中分别在第一密封垫片16和第二密封垫片17的周侧设置外接环18；且优选的，外接环18位于夹膜底板15与重力组件的底部外壁形成间隙的周侧。可理解的，为保证第一密封垫片16与第二密封垫片17对高强锚固螺栓22和密封膜8接缝处的密封性，外接环18设置在间隙外，其用于对间隙外的密封膜8接触，从而减小密封膜8的拉扯应力。

具体的，第一密封垫片16和第二密封垫片17均与外接环18为一体式结构；其中以第一密封垫片16与重力组件的底部外壁紧密接触设置，第二密封垫片17与夹膜底板15的上表面紧密接触设置为例，外接环18的底部的一端与第一密封垫片16的外侧连接，其另一端向远离间隙的一侧斜向上延伸并与第一密封垫片16呈一定圆弧度。同理可推及第二密封垫片17，即外接环18的上部的一端与第二密封垫片17的外侧连接，其另一端向远离间隙的一侧斜向下延伸并与第二密封垫片17呈一定圆弧度。

本实施例中，在密封膜8内充气后，重力组件随着密封膜8内的充气和放气在竖直方向上做上下运动，而在此过程中外接环18的设置可使得在间隙外的密封膜8与之充分接触，与第一密封垫片16连接的外接环18不仅可以与密封膜8充分接触，而且当重力组件做升降运动时，密封膜8会将外接环18的外部端头下压，有效的防止了密封膜8锚固接缝处的漏气问题；而与第二密封垫片17连接的外接环18不仅可以与密封膜8充分接触，而且当重力组件做升降运动时，外接环18可有效减小密封膜8的弯折损伤；因此本实施例中利用外接环18作为缓冲，相较于不设置外接环18的技术方案，可有效对密封膜8在间隙处的接触连接进行过渡，减小密封膜8的拉扯应力。

在一些实施例中，防漏组件包括抗压垫片；其中抗压垫片包括第一抗压垫片19和第二抗压垫片20；其中第一抗压垫片19和第二抗压垫片20在间隙内并在竖直方向上相对设置；且第一抗压垫片19位于第一密封垫片16的内侧；第二抗压垫片20位于第二密封垫片17的内侧；密封膜8的一端位于第一抗压垫片19和第二抗压垫片20之间。

具体的如图2所示，抗压垫片包括第一抗压垫片19和第二抗压垫片20，第一抗压垫片19设置在间隙内并位于第一密封垫片16的内侧，且在竖直方向上，第一抗压垫片19的上表面与重力组件的外壁紧密接触设置，其下表面与密封膜8紧密接触设置；而第二抗压垫片20设置在间隙内并位于第二密封垫片17的内侧，且在竖直方向上，第二抗压垫片20的上表面与密封膜8紧密接触设置，其下表面与夹膜底板15的上表面紧密接触设置。

本实施例中抗压垫片的设置在固定和密封膜8的作用上与密封垫片的作用相同，其原理也相同不再赘述，可参考前述密封垫片对密封膜8的固定和密封作用。有利的，第一抗压垫片19和第二抗压垫片20的表面均设置磨砂层，本领域技术人员可理解为在第一抗压垫片19的上表面和下表面，在第二抗压垫片20的上表面和下表面均贴设磨砂层，其中磨砂层可增大第一抗压垫片19和第二抗压垫片20对与之表面接触的装置之间的摩擦力，例如通过设置磨砂层可增强对密封膜8的固定作用，防止密封膜8的滑动和位移；同时增大在竖直方向上与之紧邻的夹膜底板15、重力组件的外壁之间的摩擦作用，减小密封膜8的受拉作用，从而减小密封膜8的拉扯应力。

在一些实施例中，防漏组件包括设置在间隙内的压紧底托21；在竖直方向上压紧底托21设置在抗压垫片和密封垫片的下方；其中压紧底托21的设置可使得在竖直方向上密封膜8与抗压垫片和密封垫片充分接触，有效降低密封膜8锚固接缝处的漏气情况。

本领域技术人员可理解，如图3和图5所示，在竖直方向上高强度锚固螺栓22可依次穿过夹膜底板15、压紧底托21、第二密封垫片17、密封膜8、第一密封垫片16和重力组件的外壁，并伸入重力组件内实现对密封膜8的锚固和密封固定；此外也可同时利用高强度锚固螺栓22依次穿过夹膜底板15、压紧底托21、第二抗压垫片20、密封膜8、第一抗压垫片19和重力组件的外壁，并伸入重力组件内实现对密封膜8的锚固和密封固定，加强对密封膜8的锚固和密封固定，并减小密封膜8的拉扯应力，防止密封膜8漏气的同时增大密封膜8的使用寿命。

此外为了实增强高强锚固螺栓22的锚固强度，因成本问题，大多重力组件中的重力压块1为混凝土，高强锚固螺栓22伸入重力组件内进行锚固密封膜8的强度有限，因此可在重力组件的内部的底端设置螺栓钢托23如图4所示，高强锚固螺栓22伸入重力组件内的螺栓钢托23，其中高强锚固螺栓22的端部不超过螺栓钢托23，实现增强高强锚固螺栓22的锚固强度。

在一些实施例中，螺栓组件包括底座24，即在重力组件底部设置底座24，其位于防漏组件的上方，本领域技术人员可理解的，在竖直方向上高强度锚固螺栓22可依次穿过夹膜底板15、压紧底托21、第二密封垫片17、密封膜8、第一密封垫片16、底座24，并伸入重力组件内的螺栓钢托23，实现对密封膜8的锚固和密封固定。其中高强锚固螺栓22因其长度设置，在重力组件底部设置底座24可有效在减小高强锚固螺栓22伸入重力组件内的深度的情况下配合螺栓钢托23可增强对密封膜8的锚固强度，并杜绝密封膜8的漏气情况。

参见图6所示，本发明一实施例提出的一种重力压缩空气储能系统，包括竖井12、其中竖井12为在土层7中向下挖制而成，竖井12中活动插接有重力组件，重力组件的外壁与竖井12的内壁之间有空隙，空隙中设置有密封膜8，密封膜8分别与重力组件的外壁和竖井12的内壁之间密封连接，以使密封膜8、竖井12位于密封膜8下方的空间、重力组件之间围成储气室11，其中密封膜8通过上述任一实施例中的锚固结构与重力组件的外壁密封连接。

在本实施例中重力组件包括重力块组和承压组件；其中重力块组设置在承压组件的顶部；承压组件的底部伸入竖井12内且其外壁与密封膜8相连；承压组件的顶部位于竖井12顶部的地面上；其中承压组件底端伸入竖井12内部并且密封膜8直接与承压组件外壁的底端相连，而重力块组位于竖井12外部，在实现大能量存储时，无需将所有重力块都集中在竖井12中，可以减少竖井12的高度，大大减少竖井12的开挖工程量和工程难度。

此外，重力块组包括多个在竖直方向上层层叠加设置的重力压块1，通过将重力块组设置成多个叠加的重力压块1，进而减少了每个重力压块1的重量，在满足大能量存储的同时减低吊装难度，使得吊装施工过程中，先将承压组件吊装至竖井12中，承压组件上端支撑在竖井12周侧的地面上，然后在承压组件的顶部层层吊装重力压块1。示例性的重力压块1为由一定重量的混凝土浇筑固结而成，多个重力压块1在升降过程中的重心保持不变。优选的，可在竖井12的内壁上设置有钢衬13，密封膜8连接在钢衬13的内壁上，可利用钢衬13增强竖井12的强度有效防止竖井12的坍塌和水平位移，保持重力组件在竖井12内活动插接。

在一些实施例中，其中每相邻设置的重力压块1上分别设置防移动组件；示例性的，防移动组件包括公榫14和/或母榫。即在每相邻设置的重力压块1上分别设置至少一个公榫14和/或母榫，相邻重力压块1上设置的公榫14与母榫相互配合，实现多个重力压块1重心始终在同一铅直方向

具体的如图8所示，其中每相邻设置的重力压块1上分别设置公榫14和/或母榫，可理解的本实施例中的相邻的重力压块1上设置公榫14或母榫，即由下到上第一个重力压块1顶部至少设置一个向上凸出的公榫14或至少设置一个向下凹陷的母榫；或者在第一个重力压块1顶部至少设置一个向上凸出的公榫14和至少设置一个向下凹陷的母榫；同理的为了实现第一个重力压块1与第二个重力压块1的吊装叠加，与第一个重力压块1相邻的第二个重力压块1的底部设置与第一个重力压块1上适配的公榫14和/或母榫，其他的重力压块1按照次方法依次吊装叠加不再赘述。但公榫14和/或母榫的位置可以在重力压块1的任意位置，数量可以为一个或多个，重力压块1数量可以为奇数也可以为偶数，通过公榫14与母榫配合的结构形式层层叠压，可有效的控制重力压块1在升降中水平方向的移动，避免对塔楼或导向装置3造成过多的负载。

由下到上第一个重力压块1的顶部设置一个向上凸出的公榫14，与第一个重力压块1相邻的第二个重力压块1的底部设置与第一个重力压块1的公榫14适配的母榫；且在第二个重力压块1顶部设置向上凸出的公榫14，而与第二个重力压块1相邻的第三个重力压块1的底部设置与第二个重力压块1的公榫14适配的凹进的母榫；且公榫14和母榫均位于重力压块1的中部位置，实现多个重力压块1重心始终在同一铅直方向。

在实际应用中为方便重力压块1上公榫14和母榫的制备，本实施例中的重力压块1采用大容重的废铁矿石为原材料浇筑而成，重力压块1截面可以为多边形或圆形，由各独立的立方体或圆柱或异型性压块组成，优选的重力组件中的各重力压块1的截面相同。在重力组件中最下层重力压块1采用中间压块采用上部凸起为公榫14，底部凹陷为母榫的形式，公榫14截面尺寸小母榫的截面尺寸，优选的各重力压块1凸起与凹陷的截面形式相同。本实施例可有效的降低拼装重力组件的高度，从而也将减小控制重力组件的导向结构和塔楼结构2的高度和造价。

在一些实施例中，每相邻设置的重力压块1上均设置磁力件9，实现相邻设置的重力压块1相互吸引，控制重力压块1相互之间的竖向移动。

具体的如图9所示，在竖直方向上相邻的重力压块1相接触的一面设置磁力件9，其中本实施例中的磁力件9为环形钕铁硼磁铁，环形钕铁硼磁铁在重力压块1浇筑过程中嵌入。在重力组件中最下层重力压块1采用顶部浇筑环形钕铁硼磁铁，优选的可在最下层重力压块1的顶部多处设置磁力件9，有利的，在任一公榫14/或母榫的内侧和外侧同时浇筑环形钕铁硼磁铁。其中，环形钕铁硼磁铁将各叠加的重力压块1之间相互吸引，可有效的控制重力压块1在运动过程中竖直方向上的移动，避免重力压块1在运动过程中脱落且实现多个重力压块1重心始终在同一铅直方向，同时避免对塔楼结构2和导向装置3造成过多的负载。

在一些实施例中，承压组件包括承压筒10和承压底座4；其中承压筒10的底部伸入竖井12内且其顶部设置承压底座4；重力块组位于承压底座4上方，以使承压筒10向下移动至最低限位时通过承压底座4支撑在竖井12顶部的地面上。

具体的如图6所示，承压组件包括承压筒10和承压底座4，其中承压筒10的底端伸入竖井12内部，并且密封膜8直接与承压筒10外壁底端相连，承压筒10的顶部位于竖井12顶部的地面上且与承压底座4连接，多个在竖直方向上层层叠加设置的重力压块1设置在承压底座4上方，实现多个重力压块1重心始终在同一铅直方向。

在一些实施例中承压组件包括缓冲组件6；缓冲组件6包括压力弹簧63，多个压力弹簧63分布在竖井12的周侧并位于竖井12顶端外部的地面上，且压力弹簧63的顶部与承压底座4的底部连接，本实施例中缓冲组件6的设置减缓重力组件上升或下降过程中的颠簸，并且可对重力组件下降的位移进行限制。

具体的如图11所示，缓冲组件6包括相对设置的顶托61和底托62以及连接在顶托61和底托62之间的压力弹簧63，压力弹簧63的顶端和底端分别连接在顶托61和底托62上，顶托61的底面中部设置有上中心连杆65，底托62顶面中部设置有下中心连杆66，上中心连杆65和下中心连杆66均位于压力弹簧63中部，下中心连杆66的顶端面中部开有沿竖直方向设置的滑孔，上中心连杆65的底端位于滑孔中能够沿着滑孔上下移动。

可以理解的是，通过上中心连杆65在下中心连杆66中的滑孔中上下移动，实现下中心连杆66对上中心连杆65的限位，由于压力弹簧63的顶端和低端分别连接在顶托61和底托62上，使得压力弹簧63在弹力作用下能够将顶托61向上顶起，在重力组件向下作用下，对顶托61施加一定的作用力，压力弹簧63压缩进行缓冲，通过上中心连杆65在下中心连杆66中的滑孔中向下滑动，直至压力弹簧63压缩到极限，本实施例通过多个缓冲组件6实现对重力组件的缓冲作用。

在一些实施例中，顶托61的底面设置有上环形保护圈67，底托62的表面上设置有下环形保护圈68，下环形保护圈68套设在上环形保护圈67内，压力弹簧63位于下环形保护圈68内，下环形保护圈68的外径等于上环形保护圈67的内径。可以理解的是，在压力弹簧63将顶托61顶至最高时，此时下环形保护圈68顶端一部分位于上环形保护圈67的内部，使得压力弹簧63向下压缩时，上环形保护圈67随着顶托61向下移动过程中保障上环形保护圈67套设在下环形保护圈68外部，并与下环形保护圈68内壁相接移动，上环形保护圈67无法再向下移动，本实施例通过下环形保护圈68的限位作用能够约束压力弹簧63的压缩方向，并防止异物进入缓冲组件6内部导致其不能正常工作。

在一些实施例中如图11所示，承压组件包括还锁定平台5；其中锁定平台5为环状固定在竖井12的周侧并位于竖井12顶端外部的地面上，且锁定平台5的内侧与缓冲组件6固定连接，其位于缓冲组件6的外侧，且在竖直方向上位于承压底座4的下方。

本实施例中锁定平台5通过设置角钢64与缓冲组件6固定连接；角钢64一端设置在锁定平台5的内壁上，另一端固定在缓冲组件6的底部。可以理解的是，在事故工况下，重力组件自由下落产生的冲击荷载均匀的分散传递至各缓冲组件6，最大限度的发挥缓冲组件6的缓冲效果，缓冲组件6发挥至极限状态后，重力组件与锁定平台5的顶部抵触能够实现缓冲减震的效果。优选的，可在锁定平台5的顶部设置弹性垫51，通过弹性垫51可再次起到一定的缓冲减振作用。本实施例中的锁定平台5用于对缓冲组件6进行固定，保证缓冲组件6在竖直方向上对重力组件进行减震和缓冲，同时在竖直方向上对重力组件的下降位移进行限制，重力组件向下运动的最低处即承压底座4与锁定平台5的上端接触。

在一些实施例中，储能系统包括导向装置3，其包括导槽和滚轮如图10所示；其中导槽设置多个，多个导槽分布在重力组件周侧，导槽设置在竖井12的内壁或竖井12的外部；滚轮与导槽配合与导槽的槽底相接，以使重力组件上下移动时滚轮沿着导槽的槽底上下移动。

具体的导槽设置多个，多个导槽分布在重力组件周侧，导槽设置在竖井12的内壁或竖井的12外部，也就是说或，导槽可以设置在竖井12的内部，也可以设置在竖井12的外部。滚轮设置多个，多个滚轮分别通过转轴安装在重力组件周侧，滚轮与导槽的槽底相接，以使重力组件上下移动时滚轮沿着导槽的槽底上下移动。

可以理解的是，当储能过程中重力组件均位于竖井12内移动时，此时可以在竖井12的内壁周侧设置多个导槽，例如，可以设置四个导槽,4个导槽可以等角度设置在竖井12的内壁上，由于重力组件上的滚轮通过转轴安装在重力组件周侧，因此滚轮可以在重力组件上转动，当滚轮与导槽的槽底相接时，不仅能够通过导槽进行限位，导槽配合滚轮约束重力组件运动方向，同时重力组件以一定的速率沿着导槽方向竖直向上或向下运动，定期向导槽与滚轮接触的位置添加润滑剂，如黄油、石墨，从而减小摩擦，提高重力势能的转化率。

另外，还有一种可能，竖井12顶端外部的地面设置有多个塔楼结构2，多个塔楼结构2分布在竖井12周侧且位于锁定平台5的外侧，多个导槽分别安装在多个塔楼结构2上，即可以设置4个塔楼结构2，然后将4个导槽设置在竖井12外部的4个塔楼结构2上，在储能过程中，重力组件一部分位于竖井12的外部，一部分位于竖井12的内部，位于竖井12内部的重力组件外壁和竖井12的内壁之间通过密封膜8密封连接。

在一些实施例中，多个重力压块1的周侧均设置有导向装置3，导向装置3安装在重力压块1的周侧，并位于重力压块1和与重力压块1相对的塔楼结构2之间。其中重力压块1外侧壁与塔楼内侧壁预留间隙，多个滚轮分别设置在重力块组的周侧和承压筒10顶端外壁的周侧，以使地上重力块组和承压筒10上下移动过程中通过滚轮沿着导槽上下移动。

具体的，每个重力压块1的周侧均开有安装槽，安装槽中安装有钢板槽，滚轮位于钢板槽中，滚轮上连接的转轴安装在钢板槽相对两侧的侧壁之间，此处为常见结构设置不再赘述。

在一些实施例中，竖井12的内壁上设置有钢衬13，密封膜8连接在钢衬13内壁上，通过设置钢衬13能够保障竖井12的内壁为光滑壁面，并且由于承压筒10也是由钢板围成的筒状结构也是光滑的外壁面结构，进而实现密封膜8固定在钢衬13上和承压筒10上时，能够提高密封膜8的密封性能，且便于密封膜8的安装。

另外，还需要说明的是，承压筒10中填充有沙子。

可以理解的是，承压筒10可以为由钢板围成的筒状结构，内部为空心结构，降低的重量方便吊装，另外在承压筒10内部填充沙子，能够增大储能的重力。

在一些实施例中，竖井12的外壁上设置防沉降组件；其中防沉降组件包括在竖直方向上沿竖井12的外壁依次间隔环置的多个圈梁25。

如图7所述，为提高竖井12的承载重量，可以对竖井12的周围的土层7进行加固，从而提高竖井12的承载力，于应对重力压缩空气储能系统上部的巨大荷载会传递至竖井12的地基26的情况。因此本实施例通过设计合理的竖井12和采取有效的地基26处理方法来满足重力压缩空气储能系统安全运行。本实施例中采用在竖井12的内壁设置钢衬13，且在其外壁上设置防沉降组件；其中防沉降组件包括多个采用型材制备的具有一定强度的环形圈梁25，其中多个环形圈梁25在竖直方向上依次等间距分别套设在竖井12的外壁上，对竖井12进行加固，防止沉降。

在一些实施例中，防沉降组件包括地基26，其中地基26设置在竖井12外壁的底部。

优选的，在竖井12的外壁的底部设置混凝土浇筑的一定厚度与强度的地基26，从而实现控制竖井12沉降变形的目的，从而支持承受重力压缩空气储能系统运行时的所有荷载。

此外，重力压缩空气储能系统还包括空气压缩单元、空气膨胀单元和发电机；空气压缩单元进口连接有进气装置，空气压缩单元的出口通过储能管路与储气室11的进口连接，储气室11的出口通过释能管路与空气膨胀单元的进口连接，空气膨胀单元的出口与发电机连接；储能管路与释能管路之间设有热交换单元。示例性的空气压缩单元可以根据实际需要设置若干级空气压缩机；空气膨胀单元可以根据实际需要设置若干级膨胀机。

释能管路上设有流量检测装置、压力检测装置和调节阀，流量检测装置、压力检测装置和调节阀均分别与重力压缩空气储能系统的控制单元连接能够对系统的关键参数进行实时监测和控制。

本实施例中的重力压缩空气储能系统在工作时：

电网用电低谷期重力压缩空气储能系统进行储能，关闭释能管路，开启储能管路，空气通过进气装置进入空气压缩单元压缩后成为压缩空气，产生的热量存储在热交换单元，压缩空气经储能管路进入储气室11，储气室11体积增大，重力压块1被压缩空气恒压抬升，将电能转化为压缩空气能和重力压块1的重力势能；

电网用电高峰期，压缩空气储能系统进行释能，开启释能管路，关闭储能管路，重力压块1下降，储气室11体积减小，压缩空气经热交换单元加热后，再经释能管路进入空气膨胀单元恒压做功并带动发电机发电，将压缩空气能和重力压块1的重力势能转化为电能。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (28)

1.一种密封膜的锚固结构，其特征在于，所述锚固结构在重力压缩空气储能系统中将所述密封膜锚固在重力组件的外壁上；包括

夹膜底板；其在竖直方向上设置在所述重力组件的下方且与所述重力组件之间具有间隙；

防漏组件；包括密封垫片，其中所述密封垫片包括第一密封垫片和第二密封垫片；其中所述第一密封垫片和所述第二密封垫片设置在所述间隙内并在的竖直方向上相对设置；且所述密封膜锚的一端设置在所述第一密封垫片和第二密封垫片之间，实现所述密封膜与所述重力组件的连接；和

外接环；所述外接环在所述第一密封垫片和所述第二密封垫片的周侧设置；所述外接环位于所述间隙的周侧并与所述间隙外的所述密封膜接触，用于减小所述密封膜的拉扯应力。

2.根据权利要求1所述的锚固结构，其特征在于，所述第一密封垫片和所述第二密封垫片均与所述外接环为一体式结构。

3.根据权利要求1所述的锚固结构，其特征在于，所述防漏组件包括抗压垫片；其中所述抗压垫片包括第一抗压垫片和第二抗压垫片；其中所述第一抗压垫片和所述第二抗压垫片在所述间隙内并在竖直方向上相对设置；且所述第一抗压垫片位于所述第一密封垫片的内侧；所述第二抗压垫片位于所述第二密封垫片的内侧；所述密封膜的一端位于所述第一抗压垫片和所述第二抗压垫片之间。

4.根据权利要求3所述的锚固结构，其特征在于，所述第一抗压垫片和所述第二抗压垫片的表面均设置磨砂层；所述磨砂层用于减小所述密封膜的拉扯应力。

5.根据权利要求3或4所述的锚固结构，其特征在于，所述防漏组件包括设置在所述间隙内的压紧底托；在竖直方向上所述压紧底托设置在所述抗压垫片和所述密封垫片的下方。

6.根据权利要求1所述的锚固结构，其特征在于，所述夹膜底板与所述重力组件通过螺栓组件连接；其中螺栓组件包括多个锚固螺栓；所述锚固螺栓沿竖直方向依次穿过所述夹膜底板、所述防漏组件、所述密封膜，并与所述重力组件的底部连接。

7.根据权利要求6所述的锚固结构，其特征在于，所述螺栓组件包括螺栓钢托；其中所述螺栓钢托设置在所述重力组件的内部；其中所述锚固螺栓与所述螺栓钢托连接。

8.根据权利要求6所述的锚固结构，其特征在于，所述螺栓组件包括底座；其中所述底座设置在所述重力组件底部并位于所述防漏组件的上方。

9.一种重力压缩空气储能系统，其特征在于，包括：

竖井，所述竖井中活动插接有重力组件，所述重力组件外壁与所述竖井内壁之间有间隙，所述间隙中设置有密封膜，所述密封膜与所述重力组件外壁和所述竖井内壁之间密封连接，以使所述密封膜、所述竖井位于所述密封膜下方的空间、所述重力组件之间围成储气室；其中所述密封膜与所述重力组件外壁通过权利要求1-8中任一所述的锚固结构连接。

10.根据权利要求9所述的储能系统，其特征在于，所述重力组件包括重力块组和承压组件；其中所述重力块组设置在所述承压组件的顶部；所述承压组件的底部伸入所述竖井内且其外壁与所述密封膜相连；所述承压组件的顶部位于所述竖井顶部的地面上。

11.根据权利要求10所述的储能系统，其特征在于，所述承压组件包括承压筒和承压底座；其中所述承压筒的底部伸入所述竖井内且其顶部设置承压底座；所述重力块组位于所述承压底座上方，以使所述承压筒向下移动至最低限位时通过所述承压底座支撑在所述竖井顶部的地面上。

12.根据权利要求11所述的储能系统，其特征在于，所述承压组件包括缓冲组件；其分布在所述竖井的周侧并位于竖井顶端外部的地面上，且所述缓冲组件的顶部与所述承压底座连接。

13.根据权利要求12所述的储能系统，其特征在于，所述缓冲组件包括相对设置的顶托和底托以及连接在所述顶托和所述底托之间的压力弹簧，所述顶托的底面中部设置有上中心连杆；所述底托的顶面中部设置有下中心连杆，所述上中心连杆和所述下中心连杆均位于所述压力弹簧的中部；所述下中心连杆的顶端面的中部开有沿竖直方向设置的滑孔，所述上中心连杆的底端沿所述滑孔上下移动。

14.根据权利要求13所述的储能系统，其特征在于，所述顶托的底面设置有上环形保护圈，所述底托的表面上设置有下环形保护圈，所述下环形保护圈套设在所述上环形保护圈内；所述压力弹簧位于所述下环形保护圈内。

15.根据权利要求12所述的储能系统，其特征在于，所述承压组件包括锁定平台；其设置在所述竖井的周侧并位于竖井顶端外部的地面上，且所述锁定平台与所述缓冲组件连接并位于所述缓冲组件的外侧。

16.根据权利要求15所述的储能系统，其特征在于，所述锁定平台通过角钢与所述缓冲组件固定连接；所角钢的一端设置在锁定平台的内壁上，另一端固定在所述缓冲组件的底部。

17.根据权利要求9-16任一所述的储能系统，其特征在于，储能系统包括导向装置，其包括导槽和滚轮；其中所述导槽设置多个，多个所述导槽分布在所述重力组件周侧，所述导槽设置在所述竖井内壁或所述竖井外部；所述滚轮与所述导槽配合与所述导槽的槽底相接，以使所述重力组件上下移动时所述滚轮沿着所述导槽的槽底上下移动。

18.根据权利要求17所述的储能系统，其特征在于，所述竖井顶端外部的地面设置有多个塔楼结构，多个所述塔楼结构分布在所述竖井周侧，多个所述导槽分别安装在多个所述塔楼结构上。

19.根据权利要求18所述的储能系统，其特征在于，多个所述重力压块的周侧均设置有所述导向装置，所述导向装置安装在所述重力压块的周侧，并位于所述重力压块和与所述重力压块相对的所述塔楼结构之间。

20.根据权利要求17所述的储能系统，其特征在于，所述竖井内壁上设置有钢衬，所述密封膜连接在所述钢衬内壁上。

21.根据权利要求17所述的储能系统，其特征在于，所述竖井外壁上设置防沉降组件；其中所述防沉降组件包括在竖直方向上沿所述竖井的外壁依次间隔环置的多个圈梁。

22.根据权利要求21所述的储能系统，其特征在于，所述防沉降组件包括地基，其中所述地基设置在所述竖井外壁的底部。

23.根据权利要求17所述的储能系统，其特征在于，所述重力块组包括多个在竖直方向上层层叠加设置的重力压块，其中每相邻设置的重力压块上分别设置防移动组件；其中所述防移动组件实现多个所述重力压块重心始终在同一铅直方向。

24.根据权利要求23所述的储能系统，其特征在于，防移动组件包括公榫和/或母榫，在每相邻设置的所述重力压块上分别设置至少一个公榫和/或母榫，相邻所述重力压块上设置的所述公榫与所述母榫相互配合。

25.根据权利要求18所述的储能系统，其特征在于，每相邻设置的所述重力压块上均设置磁力件，实现相邻设置的所述重力压块相互吸引，控制所述重力压块相互之间的竖向移动。

26.根据权利要求11所述的储能系统，其特征在于，所述承压筒中填充有沙子。

27.一种重力压缩空气储能系统的运行方法，其特征在于，用于运行如权利要求9-26中任一所述的储能系统，包括如下步骤：

布设空气压缩单元、空气膨胀单元和发电机；所述空气压缩单元的进口连接有进气装置；所述空气压缩单元的出口通过储能管路与储气室的进口连接；所述储气室的出口通过释能管路与所述空气膨胀单元的进口连接；且空气膨胀单元的出口与发电机连接；

电网用电低谷期：所述储能系统进行储能，关闭所述释能管路并开启所述储能管路，空气通过所述进气装置进入所述空气压缩单元压缩后成为压缩空气；所述压缩空气通过所述储能管路进入所述储气室并使得所述储气室体积增大，重力组件恒压上升；

电网用电高峰期：所述储能系统进行释能，开启所述释能管路并关闭所述储能管路；所述储气室11体积减小以致所述重力组件下降；所述压缩空气经所述释能管路进入所述空气膨胀单元恒压做功并带动所述发电机发电。

28.根据权利要求27所述的运行方法，其特征在于，在所述储能系统储能阶段，所述储能管路与所述释能管路之间设有热交换单元；空气进入所述空气压缩单元压缩过程产生的热量存储在所述热交换单元；在所述储能系统释能阶段，压缩空气由所述储气室经过所述热交换单元加热后，再经释能管路进入空气膨胀单元。

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