CN206555081U - 高效重力储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高效重力储能装置，其特征在于，所述高效重力储能装置包括支撑装置、定滑轮组、动滑轮组、重物、钢丝绳、滚筒、减速器、电机及变频器，所述支撑装置整体设置为梯形，包括支撑架和横梁，定滑轮组设置在支撑装置的横梁上，动滑轮组安装在重物上方，随着重物上下运动，所述滚筒和减速器与电机连接，用于电机转动时带动钢丝绳来提升重物；本装置采用了动滑轮组来提升重物，动滑轮组可以将提升所需的力缩小到5%，这样提升同样重量的重物所需的电机功率就更小了，有效的减小了配套设备的成本。

Description

高效重力储能装置

技术领域

本实用新型涉及一种储能装置，具体涉及一种高效重力储能装置，属于重力储能设备技术领域。

背景技术

储能是指通过介质或设备把能量存储起来、在需要时再释放的过程。广义的储能包括煤、石油、天然气等化石能源以及电力、热、氢、成品油等二次能源的存储。狭义的储能一般指储电和储热。储能技术的应用领域广泛，包括电网调峰、调频及系统备用，可再生能源发电出力平滑，分布式发电和微电网，工矿企业、商业中心等大型符合中心应急电源，无电地区和通讯基站供电，电动汽车等场合。特别在近年来在智能电网和可再生能源发电规模快速发展的带动下，储能技术越来越成为多个国家能源科技创新和产业支持的焦点。

储能技术可分为物理储能、化学储能、电磁储能及相变储能4大类。其中物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气和飞轮储能。本发明所述的重力储能也属于物理储能的一种。

目前，根据初夏秋冬四季的变换，昼夜之间，以及工作日和节假日的不同，对电力的需求非常不平衡。用电负荷会出现在每日间的高峰低估和以年度季节等为周期的高峰低估现象，而现在常见的火力发电和核能发电不具备大幅度的功率调节能力，风电、光伏等发电又有很大的不确定和不连续性，这样发电和用电在时间上就有一定的不匹配性从而造成了供电不足或者过剩的情况。现有技术中也有很多能量储备和转化的设备，但是这些设备大都结构复杂，成本较高，不便于推广普及应用。

发明内容

本实用新型正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种高效重力储能装置，该技术方案结构简单、效率高，在用电低估时将过剩的电力利用电机将重物提升至一定高度，将电能转化为势能储存起来，等到用电高峰期是再将重物下放带动电机发电将势能转化为电能输送给电网。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下，一种高效重力储能装置，其特征在于，所述高效重力储能装置包括支撑装置、定滑轮组、动滑轮组、重物、钢丝绳、滚筒、减速器、电机及变频器，所述支撑装置整体设置为梯形，包括支撑架和横梁，定滑轮组设置在支撑装置的横梁上，动滑轮组安装在重物上方，随着重物上下运动，所述滚筒和减速器与电机连接，用于电机转动时带动钢丝绳来提升重物。钢丝绳一端连接滚筒及减速器另一端绕过动滑轮组连接重物。

作为本实用新型的一种改进，所述动滑轮组采用20倍率的穿绕方式。

作为本实用新型的一种改进，所述电机及变频器用于使用电能将重物提升至高空，并在重物下放的过程中将势能转化为电能输送给电网。

作为本实用新型的一种改进，所述电机采用电动机与发电机集成为一体。使得结构更加简单，安装更方便。

作为本实用新型的一种改进，所述变频器采用三电平四象限变频器。自身直接可以完成控制电机提升和高质量能量回馈的功能。

作为本实用新型的一种改进，所述动滑轮组和定滑轮组均采用高强度起重滑轮，可承受的力更大。

相对于现有技术，本实用新型具有如下优点，1）该技术方案整体设计巧妙、结构紧凑；2）该技术方案采用电机来提升重物将电能转化为势能，下放重物时电机转为发电机来将势能转化为电能，提升和发电同为一台电机，无需再额外采用起重机来提升重物；3）本装置采用了动滑轮组来提升重物，动滑轮组可以将提升所需的力缩小到5%，这样提升同样重量的重物所需的电机功率就更小了，有效的减小了配套设备的成本，电机采用三电平变频器来控制电机，转换效率可以达到99%，而提升时损耗在滑轮本身重量上的能量，在下放时也都由重力势能转化为了电能，再加上极少的机械摩擦和空气阻力引起的能量损失，综合能量循环效率可以达到96%以上，是其他蓄能装置所无法达到的效率水平；4）该技术方案成本较低，便于大规模的推广应用。

附图说明

图1是本实用新型整体结构图；

图2为实施例2结构示意图；

图中：1-支撑装置， 2-定滑轮组， 3-动滑轮组，4-重物，5-钢丝绳， 6-滚筒，

7-电机。

具体实施方式：

为了加深对本实用新型的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1，一种高效重力储能装置，所述高效重力储能装置包括支撑装置1、定滑轮组2、动滑轮组3、重物4、钢丝绳5、滚筒6、减速器、电机7、变频器，所述支撑装置整体设置为梯形，包括支撑架和横梁，定滑轮组设置在支撑装置的横梁上，动滑轮组安装在重物上方，随着重物上下运动，所述滚筒和减速器与电机连接，用于电机转动时带动钢丝绳来提升重物。钢丝绳一端连接滚筒及减速器另一端绕过动滑轮组连接重物，所述电机及变频器用于使用电能将重物提升至高空，并在重物下放的过程中将势能转化为电能输送给电网。

实施例2：参见图2，与图中1所述的方案不同的地方在于，该技术方案中的定滑轮每一个都固定在了支架上，这样每个定滑轮上所能承受的力就比图1中所述的方案要提高了很多，因此可以提升重物的质量增大了，这样每次下放重物所产生的电能就更多，自然就可以储存更多的能量。

实施例3：参见图1、图2，作为本实用新型的一种改进，所述动滑轮组3采用20倍率的穿绕方式。其余结构和优点与实施例1或2完全相同。

实施例4：参见图1、图2，作为本实用新型的一种改进，所述电机和变频器用于使用电能将重物提升至高空，并在重物下放的过程中将势能转化为电能输送给电网，该技术方案中，所述电机采用电动机与发电机集成为一体。使得结构更加简单，安装更方便；所述变频器采用三电平四象限变频器。自身直接可以完成控制电机提升和高质量能量回馈的功能。其余结构和优点与实施例1或2完全相同。

实施例5：参见图1、图2，作为本实用新型的一种改进，所述动滑轮组和定滑轮组均采用高强度起重滑轮，可承受的力更大。其余结构和优点与实施例1或2完全相同。

工作原理：参见图1、图2, 从上图可以看出，该技术方案利用了滑轮组来提升下放重物，由于整个滑轮组分别由1个定滑轮和1个动滑轮组组成，而动滑轮组采用的20倍率的穿绕方式，由滑轮组减力的原理可知，提升钢丝绳承受的最大静载荷为重物所受重力的5%，这样同样功率的电机可以提升重量更大的重物，所产生的势能也就更大，储存的能量也就更多。

假设重物采用土、砂、石的混合物，其密度为 ，重物的质量 万吨，即只需提升0.5万方的配重。0.5万方=25米*20米*10米，其体积并不大，考虑到支撑装置以及配套的输变电、控制系统，其占地面积很小。

根据势能公式 ，重物质量 ，假设提升高度为100米，即 ，而 ，因此下放一次重物的发电量为2700度。该技术方案采用电机来提升重物将电能转化为势能，下放重物时电机转为发电机来将势能转化为电能，提升和发电同为一台电机，无需再额外采用起重机来提升重物；本装置采用了动滑轮组来提升重物，动滑轮组可以将提升所需的力缩小到5%，这样提升同样重量的重物所需的电机功率就更小了，有效的减小了配套设备的成本，电机采用三电平变频器来控制电机，转换效率可以达到99%，而提升时损耗在滑轮本身重量上的能量，在下放时也都由重力势能转化为了电能，再加上极少的机械摩擦和空气阻力引起的能量损失，综合能量循环效率可以达到96%以上，是其他蓄能装置所无法达到的效率水平。

本实用新型还可以将实施例3、4、5所述技术特征中的至少一个与实施例1或2组合形成新的实施方式。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本实用新型的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本实用新型权利要求所保护的范围。

Claims (6)

1.一种高效重力储能装置，其特征在于，所述高效重力储能装置包括支撑装置、定滑轮组、动滑轮组、重物、钢丝绳、滚筒、减速器、电机以及变频器，所述支撑装置整体设置为梯形，包括支撑架和横梁，定滑轮组设置在支撑装置的横梁上，动滑轮组安装在重物上方，随着重物上下运动，所述滚筒和减速器与电机连接，用于电机转动时带动钢丝绳来提升重物。

2.根据权利要求1所述的高效重力储能装置，其特征在于，所述动滑轮组采用20倍率的穿绕方式。

3.根据权利要求2所述的高效重力储能装置，其特征在于，所述电机及变频器用于使用电能将重物提升至高空，并在重物下放的过程中将势能转化为电能输送给电网。

4.根据权利要求2或3所述的高效重力储能装置，其特征在于，所述电机采用电动机与发电机集成为一体。

5.根据权利要求4所述的高效重力储能装置，其特征在于，所述变频器采用三电平四象限变频器。

6.根据权利要求5所述的高效重力储能装置，其特征在于，所述动滑轮组和定滑轮组均采用高强度起重滑轮。