CN209604188U - 一种电能储存装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及能源技术领域，公开了一种电能储存装置。所述电能储存装置包括：具有发电机和电动机两种工作模式的电机，控制器和至少一组传动机构；控制器与电机及传动机构分别控制连接；传动机构包括漂浮体、传动链条、锁止机构和第一轴承；第一轴承设于水底；传动链条的一端与漂浮体连接，另一端绕过第一轴承后与电机连接；锁止机构与传动链条控制连接；在需要储能时，电机切换至电动机工作模式，带动传动链条将漂浮体下拉至水底；在需要释放电能时，电机切换至发电机工作模式，在漂浮体因浮力上升过程中由传动链条带动发电。本实用新型实施例利用水的浮力来进行储能，具有成本低、对生态环境无不良影响及能量转换效率高等优点。

Description

一种电能储存装置

技术领域

本实用新型涉及能源技术领域，尤其涉及一种电能储存装置。

背景技术

电力的生产、输送和使用是同时发生的，一般情况下又不能储存，而电力负荷的需求却瞬息万变。一天之内，白天和前半夜的电力需求较高(其中最高时段称为高峰)，下半夜大幅度地下跌(其中最低时段称为低谷)，低谷有时只及高峰的一半甚至更少。鉴于这种情况，发电设备在负荷高峰时段要满发，而在低谷时段要压低出力，甚至得暂时停机，为了按照电力需求来协调使用有关的发电设备，需采取一系列的措施。

抽水蓄能电站就是为了解决电网高峰、低谷之间供需矛盾而产生的，是间接储存电能的一种方式。它利用负荷低谷时过剩的电力驱动水泵，将水从下水库抽到上水库储存起来，然后在负荷高峰时将水放出发电，并流入下水库。因此，抽水蓄能电站主要是为配合核电厂而建设，将核电厂发电时输出的多余用不完的电能，以水的形式储蓄起来。

但是，该抽水蓄能方式存在以下缺陷：

1)在整个运作过程中，部分能量会在转化间流失，根据世界抽水蓄能电站的运行实践证明，一般中大型的抽水蓄能电站的能量转换比率只能达到70％左右；

2)抽水蓄能电站的建设需要较为苛刻的条件，一般选址于偏远山谷里，距离核电厂较远，不仅成本较高而且不便调度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电能储存装置，克服现有抽水储能存在的投入成本高以及能量损耗大的缺陷。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电能储存装置；其特征在于，所述电能储存装置包括：具有发电机和电动机两种工作模式的电机，控制器和至少一组传动机构；

所述控制器与电机及各组传动机构分别控制连接；

所述传动机构包括漂浮体、传动链条、锁止机构和第一轴承；所述第一轴承通过第一轴承座固定设于第一预设深度的水底；所述传动链条的一端与所述漂浮体连接，另一端绕过所述第一轴承之后与所述电机连接；所述锁止机构，与所述传动链条控制连接；

在储存电能时，所述电机由所述控制器控制切换至电动机工作模式，带动传动链条将漂浮体下拉至水底；在释放电能时，所述电机由控制器控制切换至发电机工作模式，在漂浮体因浮力上升过程中由传动链条带动发电。

可选的，所述传动机构的数量为至少两组。

可选的，各组所述传动机构并联后与所述控制器电连接。

可选的，各组所述传动机构串联后与所述控制器电连接。

可选的，所述传动机构还包括第二轴承，所述第二轴承通过第二轴承座固定设于水平面以上位置，所述传动链条的另一端依次绕过所述第一轴承和第二轴承之后与电机连接。

可选的，所述漂浮体包括连接成一体的多个浮箱。

与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下有益效果：

与传统的利用水势蓄能方式不同，本实用新型实施例利用水的浮力来进行储能，且电能的储存和释放都是电机通过传动链条和漂浮体直接联动而实现，在应用时只需将本实施例的电能储存装置装设于海岸附近有较深水域的地方，可与核电厂相距更加经济合理的距离，不仅无需投入大量人力、物力和财力，不会对生态环境造成任何不良影响，而且能够减小能量损耗，大大提高能量转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的电能储存装置的结构示意图。

具体实施方式

为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

请参阅图1，图1为本实施例提供的电能储存装置，主要包括：电机1、控制器(图中未示出)和传动机构，控制器与传动机构和电机1分别控制连接。

其中，传动机构包括漂浮体2、传动链条3、锁止机构4，第一轴承5和第二轴承6。

第一轴承5通过第一轴承5座固定设于预设深度的水底，第二轴承6通过第二轴承6座固定设于水平面以上位置。

传动链条3的一端与漂浮体2连接，另一端依次绕过第一轴承5和第二轴承6之后与电机1连接，用于实现传动功能。

锁止机构4，与传动链条3连接，用于在收到锁止指令时对传动链条3进行锁止，使得传动链条3不可运动；在收到开锁指令时对传动链条3停止锁止，使得传动链条3在受力时可以运动。

漂浮体2，为可漂浮于水面的各种物体，如浮箱或浮筒等，其结构和材料具体不限制。

电机1，其具有发电机和电动机两种工作模式。在电动机工作模式下，带动传动链条3将漂浮体2下拉至水底一定深度；在发电机工作模式下，在漂浮体2因浮力上升的过程中由传动链条3带动发电。

控制器，用于根据不同工况对电机1和锁止机构4进行控制。在需要储能时，控制电机1切换至电动机工作模式，使得电机1通过传动链条3将漂浮体2下拉至水底，并在漂浮体2被下拉至指定深度时向锁止机构4发送锁止指令，以将传动链条3锁止；在需要释放电能时，控制电机1切换至发电机工作模式，并向锁止机构4发送开锁指令，以使传动链条3能够被上浮的漂浮体2带动，进而带动电机1发电。

上述电能储存装置的工作过程为：在初始时刻，漂浮体2位于水底，锁止机构4将传动链条3锁止；在需要发电时，电机1转换至发电机工作模式，锁止机构4开锁，漂浮体2因浮力上浮，传动链条3在漂浮体2的带动下进行运动，此过程中电机1由传动链条3带动而发电；在需要储能时，电机1转换为电动机工作模式，电机1通过传动链条3将上浮至水面的漂浮体2下拉至水底，在漂浮体2下拉到位时锁止机构4将传动链条3锁止。

由于漂浮体2的下拉深度越大，则储存的能量越多，因而在储能时，控制器可以根据储能等级来通过锁止机构4控制漂浮体2被下拉的深度，以满足不同应用场景下的储能需求。

另外，由于漂浮体2上浮的高度越高，则释放的能量越大，电机1的发电量越多，因而在发电时，控制器也可以根据释能等级来通过锁止机构4控制漂浮体2上浮的高度，以满足不同应用场景下的释能需求。

当然，在实际应用时，可以对上述两种控制方式进行灵活地结合应用。

综上，与传统的利用水势蓄能方式不同，本实施例利用水的浮力来进行储能，且电能的储存和释放都是电机1通过传动链条3和漂浮体2直接联动而实现，在应用时只需将本实施例的电能储存装置装设于海岸附近有较深水域的地方，不仅无需投入大量人力、物力和财力，不会对生态环境造成任何不良影响，而且能够减小能量损耗，大大提高能量转换效率。

实施例二

本实施例提供的电能储存装置，主要包括：电机1，控制器，和至少两组传动机构，控制器与电机1和每组传动机构分别控制连接。

每组传动机构包括漂浮体2、传动链条3、锁止机构4、第一轴承5及第二轴承6。第一轴承5通过第一轴承5座装设于具有预设深度的水底，第二轴承6通过第二轴承6座固定设于水平面以上位置。传动链条3的一端与漂浮体2连接，另一端依次绕过第一轴承5和第二轴承6之后与电机1连接，用于实现传动功能。锁止机构4，与传动链条3连接，用于在收到锁止指令时对传动链条3进行锁止，使得传动链条3不可运动；在收到开锁指令时对传动链条3停止锁止，使得传动链条3在受力时可以运动。漂浮体2，为可漂浮于水面的各种物体，如浮箱或浮筒等，其结构和材料具体不限制。

电机1，其具有发电机和电动机两种工作模式。在电动机工作模式下，带动指定传动机构的传动链条3将漂浮体2下拉至水底；在发电机工作模式下，在指定传动机构的漂浮体2因浮力上升的过程中由传动链条3带动发电。

控制器，用于对电机1和对各组传动机构的锁止机构4分别进行控制。在需要储能时，控制电机1切换至电动机工作模式，使得电机1通过指定传动机构的传动链条3将漂浮体2下拉至水底，并在漂浮体2被下拉至指定深度时向锁止机构4发送锁止指令，以将传动链条3锁止；在需要释放电能时，控制电机1切换至发电机工作模式，并向指定传动机构的锁止机构4发送开锁指令，以使传动链条3能够被上浮的漂浮体2带动，进而带动电机1发电。其中，指定传动机构的数量为不超过传动机构总数的任意数量。

本实施例中，各组传动机构可并联后与控制器连接，由控制器对每组传动机构分别发送相同或不同的控制指令；各组传动机构也可串联后与控制器连接，由控制器统一发送相同的控制指令。

由于被下拉至水底的漂浮体2的数量越多，储存的能量就越多；而上浮的漂浮体2的数量越多，释放的能量就越多，对电机1的拉动力更大，使得电机1的发电量越大。

因此，本实施例的电能储存装置，在包括有多组传动机构的情况下，其控制器可以根据储能等级通过指定数量的传动机构的锁止机构4来控制下拉的漂浮体2的数量，以满足不同应用场景下的储能需求；也可以根据释能等级来通过指定数量的传动机构的锁止机构4控制上浮的漂浮体2的数量，以满足不同应用场景下的释能需求。

当然，在实际应用时，可以对上述两种控制方式进行灵活地结合应用。

综上，与实施例一相比，本实施例二利用多组传动机构来进行储能或者释能，不仅可提高电能储能量，还能够根据需要灵活调节。

实施例三

基于实施例一和实施例二提供的电能储存装置，本实施例提供了一种发电控制方法，包括储存电能的步骤和释放电能的步骤。

其中，储存电能的步骤包括：控制电机1切换至电动机工作模式，由电机1通过传动链条3将漂浮体2下拉至水底，并在漂浮体2被下拉至第二预设深度时控制锁止机构4将传动链条3锁止；

释放电能的步骤包括：控制电机1切换至发电机工作模式，并向锁止机构4发送开锁指令，以使传动链条3能够被上浮的漂浮体2带动，进而带动电机1发电。

根据预设的储能等级，通过锁止机构4控制漂浮体2被下拉的深度；和/或，根据预设的释能等级，通过锁止机构4控制漂浮体2上浮的高度。

由于漂浮体2的下拉深度越大，则储存的能量越多，因而在储存电能的步骤中，还可以根据预设的储能等级来通过锁止机构4控制漂浮体2被下拉的深度，以满足不同应用场景下的储能需求。

相应地，由于漂浮体2上浮的高度越高，则释放的能量越大，电机的发电量越多，因而在释放电能的步骤中，还可以根据预设的释能等级来通过锁止机构4控制漂浮体2上浮的高度，以满足不同应用场景下的释能需求。

同时，由于被下拉至水底的漂浮体2的数量越多，储存的能量就越多，因而在储存电能的步骤中，还可以根据预设的储能等级，通过指定数量的传动机构的锁止机构4，控制下拉的漂浮体2的数量，以满足不同应用场景下的储能需求。

相应地，由于上浮的漂浮体2的数量越多，释放的能量就越多，对电机的拉动力更大，使得电机的发电量越大。因而在释放电能的步骤中，还可以根据预设的释能等级，通过指定数量的传动机构的锁止机构4，控制上浮的漂浮体2的数量，以满足不同应用场景下的释能需求。

综上，本实施例提供的发电控制方法能够根据储能或者释能量灵活调节上浮/下拉的漂浮体2的数量和/或各个漂浮体2的上浮/下拉的距离，满足各种不同的应用需求，具有低成本、能耗损失小以及灵活性强等优点。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种电能储存装置；其特征在于，所述电能储存装置包括：具有发电机和电动机两种工作模式的电机，控制器和至少一组传动机构；

所述控制器与电机及各组传动机构分别控制连接；

所述传动机构包括漂浮体、传动链条、锁止机构和第一轴承；所述第一轴承通过第一轴承座固定设于第一预设深度的水底；所述传动链条的一端与所述漂浮体连接，另一端绕过所述第一轴承之后与所述电机连接；所述锁止机构，与所述传动链条控制连接；

在储存电能时，所述电机由所述控制器控制切换至电动机工作模式，带动传动链条将漂浮体下拉至水底；在释放电能时，所述电机由控制器控制切换至发电机工作模式，在漂浮体因浮力上升过程中由传动链条带动发电。

2.根据权利要求1所述的电能储存装置，其特征在于，所述传动机构的数量为至少两组。

3.根据权利要求2所述的电能储存装置，其特征在于，各组所述传动机构并联后与所述控制器电连接。

4.根据权利要求2所述的电能储存装置，其特征在于，各组所述传动机构串联后与所述控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的电能储存装置，其特征在于，所述传动机构还包括第二轴承，所述第二轴承通过第二轴承座固定设于水平面以上位置，所述传动链条的另一端依次绕过所述第一轴承和第二轴承之后与电机连接。

6.根据权利要求1所述的电能储存装置，其特征在于，所述漂浮体包括连接成一体的多个浮箱。