CN115977902A - 一种山体重力储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种山体重力储能系统，包括：升降机构、重物、管路、流体泵、电动发电机和液动机构；电动发电机的输入端和输出端均连接电网，电动发电机能够驱动流体泵，液动机构能够驱动电动发电机发电；管路包括：第一管路和第二管路；第一管路的第一端连接于流体泵的出口，第一管路的第二端与升降机构配合，升降机构能够在流体泵提供的液压作用下举升重物；第二管路的第一端连接于液动机构的入液口，第二管路的第二端与升降机构配合，重物下降时能够通过升降机构产生液压对液动机构做功。本发明原理简单，工艺简单，可提供大容量电力存储，且单位电量储存成本低。

Description

一种山体重力储能系统

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，特别涉及一种山体重力储能系统。

背景技术

在电力系统中，因光伏发电、风力发电与用户用电时间和容量上不匹配而经常发生弃光、弃风问题。针对于此，储能技术是一种解决方案。

根据技术特点的不同，储能可划分为机械储能、电化学储能、电磁储能、储热式储能。而抽水蓄能、飞轮储能、重力储能、压缩空气储能等均属于机械储能。

现有的大规模的、最优的储能技术当属抽水蓄能。抽水蓄能利用水作为储能介质，利用电力负荷低谷时的电能将下水库(或下湖泊)的水抽水至上水库(或高处的湖泊)，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电。可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能。

但抽水蓄能存在水头损失、选址困难、存在水面蒸发水底渗漏等损失、对环境影响较大、建造周期长的问题。抽水蓄能需要选址在海拔高度差在一定范围内的两个水库或湖泊所在地，或重新建造两个落差在一定范围的水库或湖泊。两个水库或湖泊占地面积很大，且符合建造条件的地理位置稀少，或处于偏远山区，架设高压电网成本较高。当抽水蓄能需要储能的时间较长时，上水库水面蒸发、水底泄漏的水量较大，导致储能量损失较多。库区或者湖区占地面积大，一般均达到几平方公里以上，水库容水几千万立方米，且抽水、蓄水均会对水域生态造成较大影响。

其次，有一些重力储能技术。固体重物型重力储能主要借助山体、地下竖井、人工构筑物等结构，重物一般选择密度较高的物质，如金属、水泥、砂石等以实现较高的能量密度。重力储能在电力过剩时将重物输送至高处，以势能储存，在需要电力时，利用高处的重物进行机械能发电。此种储能优点明显，例如纯物理储能，与化学储能相比安全性高、环境友好、强环境适应性，适宜“分布式”储能、寿命长等优点。但该技术多为小型化，储电单位成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种山体重力储能系统，可解决电力系统无法消纳多余的光伏发电、风力发电等电力供应问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种山体重力储能系统，包括：升降机构、重物、管路、流体泵、电动发电机和液动机构；

所述电动发电机的输入端和输出端均连接电网，所述电动发电机能够驱动所述流体泵，所述液动机构能够驱动所述电动发电机发电；

所述管路包括：第一管路和第二管路；所述第一管路的第一端连接于所述流体泵的出口，所述第一管路的第二端与所述升降机构配合，所述升降机构能够在所述流体泵提供的液压作用下举升所述重物；

所述第二管路的第一端连接于所述液动机构的入液口，所述第二管路的第二端与所述升降机构配合，所述重物下降时能够通过所述升降机构产生液压对所述液动机构做功。

优选的，所述升降机构设置在所述重物的底部。

优选的，所述升降机构为活塞。

优选的，所述重物为山体。

优选的，所述管路还包括：第三管路；

所述第三管路的第一端连接于所述所述第一管路的第二端和所述第二管路的第二端，所述第三管路的第二端与所述升降机构配合。

优选的，所述升降机构的数量为多个，每个所述升降机构的第一端并联于所述第三管路的第二端，每个所述升降机构的第二端均与所述重物配合。

优选的，多个所述升降机构排布于所述重物的底部。

优选的，还包括：水体；

所述流体泵的进口连接于所述水体，所述液动机构的出液口连接于所述水体。

优选的，所述流体泵为水泵，和/或，所述液动机构为水轮机。

优选的，所述水体为河流或湖泊。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的山体重力储能系统，山体升降幅度在几十厘米到几米之间，所需水量与抽水蓄能相比，同样的储能级别，所需水量仅是活塞升降所需水量，所以仅需抽水蓄能水量的千分之一，甚至更少。与抽水蓄能的两个库区或两个湖区所需的苛刻地理条件相比，该系统需要一座山和一条不大的江河，即有河有山就可以实施该系统，在自然界中更易获得。该山体重物储能系统，只是山体的不大的、缓慢地升降，对所处环境影响不大，远优于抽水蓄能系统对环境的影响。另外，该系统容水的部分均是管道和活塞，液体渗漏量远远低于自然界中的库区水面蒸发和水底泄漏的水量。

与现有重物储能中的重物相比，本发明取用天然的山体，重量和规模远远大于人工制作的重物，储存的能量更不是一个数量级。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的山体重力储能系统的结构示意图。

其中，1、升降机构，2、山体，3、管路，31为第一管路，32为第二管路，33为第三管路，4、流体泵，5、电动发电机，6、液动机构，7、河流。

具体实施方式

本发明中的系统包括山体、活塞、管路、水泵、电动发电机、水轮机和河流。当光伏、风电产生多余的电力时，电网的电力给电动发电机提供动力，电动发电机带动水泵从河流里抽水，水泵出口的高压水对众多的活塞加压，活塞产生向上的推力，该推力使得山体升高，升高的山体势能增加，最终电能变成重力势能储存。当电力系统需要补充电力时，山体向下运动，对活塞做功，活塞内的水排出，排出的高压水对水轮机做功，水轮机推动电动发电机发电，向电网输送电力，完成山体势能向电能的转变。本发明原理简单，工艺简单，可提供大容量电力存储，且单位电量储存成本低。

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。

本发明实施例提供的一种山体重力储能系统，包括：升降机构1、重物2、管路3、流体泵4、电动发电机5和液动机构6，其结构可以参照图1所示；

其中，电动发电机5的输入端和输出端均连接电网，此外，电动发电机5还能够驱动流体泵4，液动机构6也能够驱动电动发电机5发电；

管路3包括：第一管路31和第二管路32；第一管路31的第一端连接于流体泵4的出口，第一管路31的第二端与升降机构1配合，升降机构1能够在流体泵4提供的液压作用下举升重物2；

第二管路32的第一端连接于液动机构6的入液口，第二管路32的第二端与升降机构1配合，重物2下降时能够通过升降机构1产生液压对液动机构6做功。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的山体重力储能系统，当光伏、风电等产生多余的电力时，电网的电力给电动发电机5提供动力，电动发电机5带动流体泵4，该流体泵4出口的高压流体通过升降机构1举升重物2，升高的重物2势能增加，最终电能变成重力势能储存；

当电力系统需要补充电力时，重物2向下运动，对升降机构1做功，该升降机构1内的流体排出，排出的高压流体对液动机构6做功，液动机构6推动电动发电机5发电，向电网输送电力，完成重物2势能向电能的转变。本发明原理简单，工艺简单，可提供大容量电力存储，且单位电量储存成本低。

作为优选，升降机构1设置在重物2的底部，其结构可以参照图1所示。则升降机构1产生向上的推力，该推力使得重物2升高。在重物2底部设置升降机构1的形式稳定性更高，适用于较重的重物2。

具体的，升降机构1可以采用液压缸的形式。如图1所示，升降机构1为活塞，其行程方向沿竖直设置，能够承载较大的液体压力。

在本实施例中，重物2为山体，可取用于天然，重量和规模远远大于人工制作的重物。

作为优选，管路3还包括：第三管路33，其结构可以参照图1所示；

其中，第三管路33的第一端连接于第一管路31的第二端和第二管路32的第二端，第三管路33的第二端与升降机构1配合。通过设置第三管路33，精简了管路结构，第一管路31和第二管路32并联于第三管路33的第一端。

进一步的，升降机构1的数量为多个，每个升降机构1的第一端并联于第三管路33的第二端，每个升降机构1的第二端均与重物2配合，以分担支撑重物2的重力。

具体的，多个升降机构1排布于重物2的底部，具体为根据上方山体的垂直重量布置或多或少的活塞，每个活塞受力大小基本一致，活塞内部压强大小基本一致，所以各个活塞动作一致。

本发明实施例提供的山体重力储能系统，还包括：水体7，其结构可以参照图1所示；

其中，流体泵4的进口连接于水体7，液动机构6的出液口连接于水体7，实现循环利用。当然，用于活塞升降的液体可以是水，也可以是液压油。

进一步的，流体泵4为水泵，和/或，液动机构6为水轮机。

作为优选，水体7为河流或湖泊，可取用于天然。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

本发明集合了抽水蓄能和重物储能的优点，利用山体作为重物，利用山体的升降实现储能、释能的流程。本发明中的系统包括山体、山体下部的活塞、管路、水泵、电动发电机、水轮机和河流(或湖泊)。当电网的电力多余时，电网给电动发电机供电提供动力，电动发电机带动水泵从河流里抽水，水泵出口的高压水对众多的活塞加压，活塞产生向上的推力，该推力使得山体升高，升高的山体势能增加，最终电能变成重力势能储存。当水泵停止运行，液动机构打开时，水流向压力较低的液动机构。当电力系统需要补充电力时，山体向下运动，对活塞做功，活塞内的水排出，排出的高压水对水轮机做功，水轮机推动电动发电机发电，向电网输送电力，完成山体势能向电能的转变。

综上所述，本发明实施例公开了的一种山体重力储能系统，以自然界中普遍存在的山体为重物；以活塞的升降形式完成山体的升降，从而完成储能释能，以水轮电动发电机为重力储能与电能之间的转化。本方案集合了抽水蓄能和重物储能的优点，利用山体作为重物，利用山体的升降实现储能、释能的流程。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种山体重力储能系统，其特征在于，包括：升降机构(1)、重物(2)、管路(3)、流体泵(4)、电动发电机(5)和液动机构(6)；

所述电动发电机(5)的输入端和输出端均连接电网，所述电动发电机(5)能够驱动所述流体泵(4)，所述液动机构(6)能够驱动所述电动发电机(5)发电；

所述管路(3)包括：第一管路(31)和第二管路(32)；所述第一管路(31)的第一端连接于所述流体泵(4)的出口，所述第一管路(31)的第二端与所述升降机构(1)配合，所述升降机构(1)能够在所述流体泵(4)提供的液压作用下举升所述重物(2)；

所述第二管路(32)的第一端连接于所述液动机构(6)的入液口，所述第二管路(32)的第二端与所述升降机构(1)配合，所述重物(2)下降时能够通过所述升降机构(1)产生液压对所述液动机构(6)做功。

2.根据权利要求1所述的山体重力储能系统，其特征在于，所述升降机构(1)设置在所述重物(2)的底部。

3.根据权利要求1所述的山体重力储能系统，其特征在于，所述升降机构(1)为活塞。

4.根据权利要求1所述的山体重力储能系统，其特征在于，所述重物(2)为山体。

5.根据权利要求1所述的山体重力储能系统，其特征在于，所述管路(3)还包括：第三管路(33)；

所述第三管路(33)的第一端连接于所述所述第一管路(31)的第二端和所述第二管路(32)的第二端，所述第三管路(33)的第二端与所述升降机构(1)配合。

6.根据权利要求5所述的山体重力储能系统，其特征在于，所述升降机构(1)的数量为多个，每个所述升降机构(1)的第一端并联于所述第三管路(33)的第二端，每个所述升降机构(1)的第二端均与所述重物(2)配合。

7.根据权利要求6所述的山体重力储能系统，其特征在于，多个所述升降机构(1)排布于所述重物(2)的底部。

8.根据权利要求1所述的山体重力储能系统，其特征在于，还包括：水体(7)；

所述流体泵(4)的进口连接于所述水体(7)，所述液动机构(6)的出液口连接于所述水体(7)。

9.根据权利要求8所述的山体重力储能系统，其特征在于，所述流体泵(4)为水泵，和/或，所述液动机构(6)为水轮机。

10.根据权利要求8所述的山体重力储能系统，其特征在于，所述水体(7)为河流或湖泊。

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