CN218005971U - 一种利用山体落差加压的重力压缩空气储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种利用山体落差加压的重力压缩空气储能系统，利用山体落差通过吊块增加重力组件自重，在一定程度上减小了重力压块和导轮系统的高度，保证了工程造价经济性；另外，吊块重量可灵活调节，可有效且便利地调整储气腔内部的储气压力，保障了重力压缩空气储能系统的安全稳定运行，实现了安全、高效及稳定的储能理念。

Description

一种利用山体落差加压的重力压缩空气储能系统

技术领域

本实用新型涉及电能存储技术领域，尤其涉及一种利用山体落差加压的重力压缩空气储能系统。

背景技术

重力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腔中；在释能时，高压空气从储气腔释放，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。压缩空气储能系统可建造100MW以上的大型电站，仅次于抽水蓄能电站，具有储能周期长、单位储能投资小、寿命长和效率高的优点。结合压缩空气储能能量密度高和重力储能布置灵活的优点，并进一步改进提高，提出重力压缩空气储能技术，该储能技术首要关键是具有一个安全经济的配重结构。传统的重力压块均为多个压块按照一定的排列方向组装而成，其中为了达到配重量，往往需要较多的压块使得重力压块整体的高度很高，不仅使得重力压块在运动过程中具有倾斜或脱落的危险且运动重心容易随着运动发生改变，此外工程造价较高。

实用新型内容

本实用新型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，本实用新型的目的在于提出一种利用山体落差加压的重力压缩空气储能系统，利用山体落差通过吊块增加重力组件自重，在一定程度上减小了重力压块和导轮系统的高度，保证了工程造价经济性；另外，吊块重量可灵活调节，可有效且便利地调整储气腔内部储气压力，保障了重力压缩空气储能系统的安全稳定运行，实现了安全、高效及稳定的储能理念。

为达到上述目的，本实用新型提出的一种利用山体落差加压的重力压缩空气储能系统，包括：

竖井，所述竖井布置在山体内，其中活动插接有重力组件，所述重力组件的外壁与所述竖井的内壁之间有间隙，所述间隙中设置有密封膜，所述密封膜与所述重力组件的外壁和所述竖井的内壁之间密封连接，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腔；

吊块组件；其包括位于所述重力组件上方的吊机和与所述吊机连接并位于所述山体一侧吊块；其用于通过所述吊块悬空增加所述重力组件的自重力，从而调整所述储气腔内的储气压力。

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，包括层层设置的重力压块；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，储能系统包括导轮系统，其包括导槽和滚轮；其中所述导槽设置多个分别周向分布在所述竖井的内壁或所述竖井外部的所述重力组件周侧；所述滚轮与所述导槽配合并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，多个所述重力块组的周侧均设置有所述导轮系统，所述导轮系统并位于所述重力块组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，所述竖井的内壁上设置有钢衬，所述密封膜连接在所述钢衬的内壁上。

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，所述吊块组件还包括滑轮和吊绳，其中吊绳通过所述滑轮分别与所述吊机和所述吊块连接

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/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是本实用新型一实施例提出的重力压缩空气储能系统的结构示意图；

图中，1、承压筒；2、密封膜；3、储气腔；4、承压底座；5、重力压块；6、导轮系统；7、塔楼结构；8、吊块；9、山体；10、吊机；11、滑轮；12、吊绳；13、竖井。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。相反，本实用新型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是本实用新型一实施例提出的一种利用山体落差加压的重力压缩空气储能系统，包括竖井13、其中竖井13为在山体9的顶部向下挖制而成，竖井13中活动插接有重力组件，重力组件外壁与竖井13的内壁之间有间隙，间隙中设置有密封膜2，密封膜2与重力组件外壁和竖井13的内壁之间密封连接，以使密封膜2、竖井13位于密封膜2下方的空间、重力组件之间围成储气腔3。其中本实施例中的重力压缩空气储能系统还包括空气压缩机组和空气膨胀机组；其中储能过程中，电能带动空气压缩机组工作，空气压缩机组向储气腔3中通入压缩空气，压缩空气的压力推动重力组件向上移动，释能时，储气腔3中的压缩空气通入空气膨胀机组中，带动空气膨胀机组工作实现发电。

在本实施例中，重力压缩空气储能系统，包括吊块8组件，其中吊块8组件包括位于重力组件上方的吊机10和与吊机10连接并位于山体9一侧吊块8；其中可通过更换不同重量的吊块8，并使得吊块8在山体9一侧悬空，将吊块8的自重力增加到重力组件上，从而改变重力组件的自重力，达到调整储气腔3内的储气压力的目的。

具体的，如图1所示，吊块8组件还包括滑轮11和吊绳12，其中吊绳12的一端固定在吊机10上，另一端穿过滑轮11并在其端部设置吊钩，通过吊钩与吊块8连接，其中滑轮11可设置在吊机10上，而通过吊钩与吊块8连接可方便不同重量吊块8的更换，达到方便调整储气腔3内的储气压力的目的。

在一些实施例中，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13内且其外壁与密封膜2相连；承压组件的顶部位于竖井13顶部的地面上；其中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5，多个重力压块5始终在同一水平和铅直方向。

具体的如图1所示，将重力组件分成地上重力块组和承压组件两部分，其中承压组件底端伸入竖井13内部并且密封膜2直接与承压组件的外壁的底端相连，而重力块组位于竖井13外部，在大能量存储时，无需将所有重力块都集中在竖井13中，可以减少竖井13的高度，大大减少竖井13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5，通过将重力块组设置成多个叠加的重力压块5，进而减少了每个重力压块5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13中，承压组件上端支撑在竖井13周侧的地面上，然后在承压组件的顶部层层吊装重力压块5。

在一些实施例中，承压组件包括承压筒1和承压底座4；其中承压筒1的底部伸入竖井13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1向下移动至最低限位时通过承压底座4支撑在竖井13顶部的地面上。

具体的，如图1所示，承压组件包括承压筒1和承压底座4，其中承压筒1的底端伸入竖井13内部，并且密封膜2直接与承压筒1的外壁底端或中部相连，承压筒1的顶部位于竖井13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5设置在承压底座4上方，实现多个重力压块5的重心始终在同一铅直方向。

在一些实施例中，储能系统包括导轮系统6，其包括导槽和滚轮；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13的内壁或竖井13外部；滚轮与导槽配合并与导槽的槽底相接，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的周侧，导槽设置在竖井13的内壁或竖井13外部，也就是说或，导槽可以设置在竖井13内部，也可以设置在竖井13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的周侧，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在竖井13内移动时，此时可以在竖井13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13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13顶端外部的地面设置有多个塔楼结构7，多个塔楼结构7分布在竖井13的周侧，多个导槽分别安装在多个塔楼结构7上，即可以设置4个塔楼结构7，然后将4个导槽设置在竖井13外部的4个塔楼结构7上，在储能过程中，重力组件一部分位于竖井13外部，一部分位于竖井13内部，位于竖井13内部的重力组件外壁和竖井13的内壁之间通过密封膜2密封连接。

具体的，多个重力压块5的周侧均设置有滚轮，滚轮安装在重力压块5的周侧，并位于重力压块5和与重力压块5相对的塔楼结构7之间。其中重力压块5的外侧壁与塔楼内侧壁预留间隙，如图1所示多个滚轮分别设置在重力块组的周侧和承压筒1顶端外壁的周侧，以使地上重力块组和承压筒1上下移动过程中通过滚轮沿着导槽上下移动。

在一些实施例中，竖井13的内壁上设置有钢衬，密封膜2连接在钢衬的内壁上，通过设置钢衬能够提高与密封膜2之间连接的密封性能，同时使得竖井13的内壁光滑，增加竖井13强度的同时保证竖井13内壁的空间容纳。

另外，还需要说明的是，承压筒1中填充有沙子。

可以理解的是，承压筒1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1内部填充沙子，能够增大储能的重力。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，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，在本实用新型的描述中，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，并且本实用新型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，这应被本实用新型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实用新型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实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种利用山体落差加压的重力压缩空气储能系统，其特征在于，包括：

竖井，所述竖井布置在山体内，其中活动插接有重力组件，所述重力组件的外壁与所述竖井的内壁之间有间隙，所述间隙中设置有密封膜，所述密封膜与所述重力组件的外壁和所述竖井的内壁之间密封连接，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腔；

吊块组件；其包括位于所述重力组件上方的吊机和与所述吊机连接并位于所述山体一侧吊块；其用于通过所述吊块悬空增加所述重力组件的自重力，从而调整所述储气腔内的储气压力。

2.根据权利要求1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，包括层层设置的重力压块；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。

3.根据权利要求2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。

4.根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于，储能系统包括导轮系统，其包括导槽和滚轮；其中所述导槽设置多个分别周向分布在所述竖井的内壁或所述竖井外部的所述重力组件周侧；所述滚轮与所述导槽配合并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。

5.根据权利要求4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的周侧；多个所述导槽分别安装在多个所述塔楼结构上。

6.根据权利要求5所述的储能系统，其特征在于，多个所述重力块组的周侧均设置有所述导轮系统，所述导轮系统并位于所述重力块组和与所述重力压块相对的所述塔楼结构之间。

7.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述竖井的内壁上设置有钢衬，所述密封膜连接在所述钢衬的内壁上。

8.根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于，所述承压筒中填充有沙子。

9.根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于，所述吊块组件还包括滑轮和吊绳，其中吊绳通过所述滑轮分别与所述吊机和所述吊块连接。

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