CN117869238A - 基于传动链式装载运输的山体重力储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于储能技术领域，具体公开了一种基于传动链式装载运输的山体重力储能系统。本发明包括高海拔平台、低海拔平台、山体斜坡轨道和传动装置，山体斜坡轨道上设有载重车，高海拔平台上装有绞盘、绞盘与载重车之间设有第一连接装置，其一端卷绕于绞盘上，另一端与载重车连接，绞盘与电动发电一体机轴连接，传动装置包括第一塔台支架、第二塔台支架、第二连接装置和吊装装置；第一塔台支架设置于高海拔平台且顶部设置有第一驱动电机；第二塔台支架设置于低海拔平台且顶部设置有第二驱动电机；第二连接装置连接第一驱动电机和第二驱动电机，第二连接装置上设有吊装装置。本发明可以简化重力储能系统，简化系统工作流程，提高系统整体的效率。

Description

基于传动链式装载运输的山体重力储能系统

技术领域

本发明属于储能技术领域，具体涉及一种基于传动链式装载运输的山体重力储能系统。

背景技术

随着可再生能源的不断发展，电网对各种储能技术的需求日益增长。重力储能作为一种环保性和经济性均具有竞争力的物理储能，其基于高度落差对储能介质进行升降来实现储能系统的充放电过程，其系统本质安全、选址灵活，同时具有零自放电率、储能容量大、放电深度高等优势，近年来受到了国内外越来越多的关注。

山体储能装置具有运行灵活、容易控制的特点，其通过将电网中富余的电能转换为重力势能进行存储，并在电网用电高峰时将储存的重力势能转换为电能输送至电网中，实现了为电网负荷高峰期用电调峰。

现有技术中山体重力储能系统通常在高海拔平台设置转载码垛机构，将标准化物块装载至载重车上，利用山体落差，将载重车以及载重车上标准化物块的重力势能转化为电能，通过调整载重车上的标准化物块的数量改变重力势能，从而根据用电需求调整重力储能系统的发电量。

但现有技术中若装有标准化物块的载重车在低海拔平台出现故障，标准化物块无法直接被传送至高海拔平台；同时，若要将出现故障的载重车中的标准化物块转移到另一台载重车中，还需要在低海拔平台也设置一套转载码垛机构，这种方式不但投资成本较高，而且过程繁琐复杂，能量循环的效率不高。

发明内容

为解决公知技术中存在的以上不足，本发明旨在提供一种基于传动链式装载运输的山体重力储能系统,旨在简化重力储能系统，同时简化系统工作的过程，提高能量循环的效率。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于传动链式装载运输的山体重力储能系统，包括高海拔平台、低海拔平台、至少一条连接高海拔平台和低海拔平台的山体斜坡轨道，所述山体斜坡轨道上设有沿山体斜坡轨道往返于高海拔平台和低海拔平台之间、用于装载标准化物块的载重车，高海拔平台上安装有绞盘，所述绞盘上与载重车之间设有第一连接装置，所述第一连接装置的一端卷绕于绞盘上，另一端与载重车可拆卸连接，所述绞盘通过轴传动结构与电动发电一体机轴连接，还包括控制系统，所述控制系统的控制信号输出端与电动发电一体机的控制信号输入端相连；

所述基于传动链式装载运输的山体重力储能系统还包括传动装置，所述传动装置包括第一塔台支架、第二塔台支架、第二连接装置以及在控制系统的控制下用于吊装标准化物块的吊装装置；所述第一塔台支架设置于高海拔平台，且顶部设置有第一驱动电机；所述第二塔台支架设置于低海拔平台，且顶部设置有第二驱动电机；所述第二连接装置连接第一驱动电机的驱动轴和第二驱动电机的驱动轴，所述第二连接装置上设置至少一组随第二连接装置移动的吊装装置；

所述控制系统的控制信号输出端控制连接吊装装置、第一驱动电机、第二驱动电机。

作为限定，所述吊装装置包括卷线器、卷线电机、缠绕于卷线器上的第三连接装置，以及与第三连接装置相连并用于吊装标准化物块的吊具；

所述标准化物块底部设置有距离传感器，所述距离传感器的感应信号输出端连接控制系统。

作为第二种限定，所述载重车沿轨道铺设方向设有多个用于容纳标准化物块的空间，每个所述空间底部设置有用于缓冲装载过程中标准化物块对载重车产生的冲击力的缓冲装置。

作为第三种限定，所述载重车上设置有控制载重车车速的轨道电磁制动机，所述载重车靠近低海拔平台一侧设置有用于缓冲载重车脱离第一连接装置产生的冲击力的缓冲器。

作为第四种限定，所述载重车车轮上设置有用于为载重车提供初始动力的驱动装置。

作为第五种限定，所述载重车底部安装有与山体斜坡轨道配套的钢轮和橡胶轮胎。

作为第六种限定，所述载重车钢轮上设置有驱动钢轮转动的转动电机。

作为第七种限定，所述第一塔台支架和第二塔台支架采用壁厚不小于5mm的开口型钢材或壁厚不小于2.5mm的闭口型钢材。

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的有益效果是：

（1）本发明通过设置传动装置，并由传动装置中的第二连接装置和吊装装置带动标准化物块移动，实现将位于低海拔平台的故障载重车中的标准化物块吊装至另一台载重车或者高海拔平台上，避免了设置繁琐的转载码垛结构，降低投资成本，同时将本发明系统的能量循环效率提高至76.2%；

（2）本发明系统结构简单，多个吊装装置可以同时将标准化物块同时装载至载重车中，避免在高海拔平台进行堆垛码垛的过程，进一步提高系统能量循环的效率；

（3）本发明系统工作安全可靠，即使第一连接装置突然断裂，载重车靠近低海拔平台一侧设置的防撞装置和载重车上设置的轨道电磁制动机能实现保护；

（4）本发明中的系统选址范围广，建设周期短，投入的成本低，系统发电效率高。

综上所述，本发明可以实现将故障载重车中的标准化物块吊装至另一台载重车或者高海拔平台上，简化重力储能系统，同时简化系统工作的过程，提高系统能量循环的效率。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。

图1为本发明实施例整体结构示意图；

图2为本发明实施部分结构示意图；

图中，11、高海拔平台，12、低海拔平台，2、山体斜坡轨道，3、载重车，31、挂环，32、缓冲垫，4、绞盘，5、第一连接装置，6、电动发电一体机，71、第一塔台支架，72、第一驱动电机，73、第二塔台支架，74、第二驱动电机，75、第二连接装置，77、吊装装置，77a、卷线器，77b、第三连接装置，77c、吊具，8、控制系统，9、双向变流器，10、标准化物块。

具体实施方式

为更好解释本发明，以便于理解，以下结合附图通过具体实施方式，对本发明的优选实施例进行详细描述。

实施例 基于传动链式装载运输的山体储能系统

如图1、图2所示，本实施例提供了一种基于传动链式装载运输的山体储能系统，包括高海拔平台11、低海拔平台12、至少一条连接高海拔平台11和低海拔平台12的山体斜坡轨道2、载重车3、绞盘4、第一连接装置5、电动发电一体机6、控制系统8、传动装置和标准化物块10。

山体斜坡轨道2由三段连续的轨道组成，分别为铺设在高海拔平台上的第一水平轨道、沿倾斜坡面铺设的倾斜轨道，以及铺设于低海拔平台上的第二水平轨道，其中倾斜轨道的倾斜角度为5°～30°，本实施例中倾斜轨道的长度为200m，倾斜角度为9°。

载重车3设置于山体斜坡轨道2上，沿山体斜坡轨道2往返于高海拔平台11和低海拔平台12之间，载重车3沿山体斜坡轨道2铺设方向设置有五个用于容纳标准化物块10的空间，每个空间底部设置有缓冲装置，用来缓冲标准化物块10装载至载重车3上的冲击力，本实施例中载重车3每个空间底部的缓冲装置采用橡胶材质的缓冲垫32，除此外也可以在载重车每个空间底部设置弹性缓冲器达到缓冲的效果。

载重车3靠近低海拔平台12的一侧设置有液压缓冲器，液压缓冲器采用的型号为HYG50-150。

载重车3底部安装有与山体斜坡轨道2配套的钢轮和轮胎，钢轮上设置有驱动钢轮转动的驱动装置，本实施例中采用电机驱动，载重车3上还设置有轨道电磁制动机。绞盘4设置于高海拔平台11上，第一连接装置5一端开始卷绕于绞盘4上，其长度大于山体斜坡轨道2的长度，第一连接装置5的另一端通过设置在载重车3靠近高海拔平台11一侧的挂环31与载重车3可拆卸连接，绞盘4与电动发电一体机6通轴传动的方式连接，由绞盘4转动带动电动发电一体机6发电。

传动装置包括第一塔台支架71、第二塔台支架73、第二连接装置75、吊装装置77和标准化物块10，第一塔台支架71设置于高海拔平台11，第一塔台支架71的顶部设置有第一驱动电机72；第二塔台支架73设置于低海拔平台12，第二塔台支架73的顶部设置有第二驱动电机74，第二连接装置75连接第一驱动电机72的驱动轴和第二驱动电机74的驱动轴，第二连接装置75上设置有五组吊装装置77，每组吊装装置77均包括卷线器77a、控制卷线器卷轴转动的卷线电机、缠绕于卷线器卷轴上的第三连接装置77b以及与第三连接装置77b相连的吊具77c，吊具77c用于吊装标准化物块10，本实施例中每一标准化物块10为质量相同的的铁质柱体结构，吊具77c则采用永磁起重器。

第一塔台支架71和第二塔台支架73的高度在满足运输安全距离的情况下应尽量降低，支架腿应安放在平整、坚实的地面上，组装过程中使用拉线临时固定，防止支架倾倒，本实施例中，第一塔台支架71的顶部与第二塔台支架73的顶部位于同一水高度，第一塔台支架71和第二塔台支架73可以采用壁厚不小于5㎜的开口型钢材，也可以采用壁厚不小于2.5㎜的闭口型钢材，本实施例中选用壁厚不小于5㎜的开口型钢材，同时第一塔台支架71和第二塔台支架73的破断安全系数保证不小于3。

此外，本实施例中标准化物块10的底部设置有距离传感器，所述距离传感器的感应信号输出端与控制系统8相连，控制系统8的控制信号输出端与电动发电一体机6、第一驱动电机72、第二驱动电机74、转动电机、卷线电机和吊具77c的控制信号输入端分别相连。

本实施例中吊装装置77中除采用吊具77c外还可以采用电动抓手，采用电动抓手时，采用的标准化物块10上需要对应设置有供电动抓手吊装的吊装环。第一连接装置5、第二连接装置75和第三连接装置77b可以采用高强度缆绳或吊装用锁链，本实施例中均采用高强度缆绳。

作用原理：使用本实施例释能时，第一驱动电机72和第二驱动电机74开始工作，带动第二连接装置75移动，从而带动吊装装置77移动至载重车3上方，当标准化物块10下方的距离传感器检测到位于载重车3的正上方时，控制系统8控制卷线电机转动，下放标准化物块10，直至标准化物块10与载重车3底部接触时，标准化物块10底部的传感器将感应信号传输至控制系统8，切断吊具77c，使标准化物块10与吊装装置77断开连接，接着控制系统8控制卷线电机反向转动，将第三连接装置77b复位。

控制系统8控制载重车3上的转动电机转动，为载重车3提供初始动力，载重车3下行时在自身重力作用下带动电动发电一体机6转动发电，将重力势能转化为幅值、频率都随车速变化的交流电，并通过外部的双向变流器9及控制系统8实现并网，将重力势能转化为电能。

使用本实施例储能时，控制系统8控制电动发电一体机6使用电网中富余的电能将载重车3拖行至高海拔平台12，将富余的电能转化为重力势能进行储存。

若工作过程中载重车3运动至低海拔平台12出现故障，工作人员断开第一连接装置5和载重车3之间的连接，更换新的载重车3，同时将故障载重车3中的标准化物块10吊装至新的载重车3中，或者直接随着第二连接装置75将标准化物块10传送至高海拔平台。

Claims (6)

1.一种基于传动链式装载运输的山体重力储能系统，包括高海拔平台、低海拔平台、至少一条连接高海拔平台和低海拔平台的山体斜坡轨道，所述山体斜坡轨道上设有沿山体斜坡轨道往返于高海拔平台和低海拔平台之间、用于装载标准化物块的载重车，高海拔平台上安装有绞盘，所述绞盘上与载重车之间设有第一连接装置，所述第一连接装置的一端卷绕于绞盘上，另一端与载重车可拆卸连接，所述绞盘通过轴传动结构与电动发电一体机轴连接，还包括控制系统，所述控制系统的控制信号输出端与电动发电一体机的控制信号输入端相连，其特征在于，

所述基于传动链式装载运输的山体重力储能系统还包括传动装置，所述传动装置包括第一塔台支架、第二塔台支架、第二连接装置以及在控制系统的控制下用于吊装标准化物块的吊装装置；所述第一塔台支架设置于高海拔平台，且顶部设置有第一驱动电机；所述第二塔台支架设置于低海拔平台，且顶部设置有第二驱动电机；所述第二连接装置连接第一驱动电机的驱动轴和第二驱动电机的驱动轴，所述第二连接装置上设置至少一组随第二连接装置移动的吊装装置；

所述控制系统的控制信号输出端控制连接吊装装置、第一驱动电机、第二驱动电机。

2.根据权利要求1所述的基于传动链式装载运输的山体重力储能系统，其特征在于，所述吊装装置包括卷线器、卷线电机、缠绕于卷线器上的第三连接装置，以及与第三连接装置相连并用于吊装标准化物块的吊具；

所述标准化物块底部设置有距离传感器，所述距离传感器的感应信号输出端连接控制系统。

3.根据权利要求2所述的基于传动链式装载运输的山体重力储能系统，其特征在于，所述载重车沿轨道铺设方向设有多个用于容纳标准化物块的空间，每个所述空间底部设置有用于缓冲装载过程中标准化物块对载重车产生的冲击力的缓冲装置。

4.根据权利要求3所述的基于传动链式装载运输的山体重力储能系统，其特征在于，所述载重车上设置有控制载重车车速的轨道电磁制动机，所述载重车靠近低海拔平台一侧设置有用于缓冲载重车脱离第一连接装置产生的冲击力的缓冲器。

5.根据权利要求4所述的基于传动链式装载运输的山体重力储能系统，其特征在于，所述载重车车轮上设置有用于为载重车提供初始动力的驱动装置。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的基于传动链式装载运输的山体重力储能系统，其特征在于，所述第一塔台支架和第二塔台支架采用壁厚不小于5mm的开口型钢材或壁厚不小于2.5mm的闭口型钢材。