CN219636187U - 一种多轨并行的重力储能重物码放系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及重力储能技术领域，尤其涉及一种多轨并行的重力储能重物码放系统，旨在解决现有的固体重力储能系统因码放导致电‑电转换效率低、建设成本高、系统安全性不足的问题。本实用新型包括上停放轨道、下停放轨道、连通轨道、轨道升降装置和储能重物；连通轨道的两端分别与上停放轨道和下停放轨道连通；轨道升降装置与上停放轨道远离连通轨道的一端连接；轨道升降装置与下停放轨道远离连通轨道的一端连接。本实用新型通过轨道升降装置带动停放轨道摆动以使停放轨道形成坡度，从而使储能重物仅通过重力即可移动，无需设置堆垛机，避免了重物的堆叠，提高了安全性，避免了倒塌风险，减少了堆叠的能量消耗，提高了电‑电转换效率。

Description

一种多轨并行的重力储能重物码放系统

技术领域

本实用新型涉及重力储能技术领域，尤其涉及一种多轨并行的重力储能重物码放系统。

背景技术

目前，能源领域的发展日新月异，特别是在“碳达峰，碳中和”的目标确立以来，能源技术更是面临巨大变革：传统火力发电的占比要逐渐减小，以风电和光伏发电为代表的可再生能源发电占比要大幅提高。然而，风电、光伏电能具有随机性、波动性和不稳定性，由此也引发了“弃风弃光”现象。另一方面，电网中用电负荷实时变化且峰谷差大，为保证能源的利用率水平，电网中相继加入各种形式的储能系统以进行削峰填谷和电能储存，其中，重力储能系统的发展尤为迅速。

目前，发展成熟且应用最多的重力储能形式是抽水储能，最近固体重力储能也得到较快发展。在目前领域中发展储能系统储能释能过程的研究较多，但在重物的码放系统研究较少，没有形成可靠可行的堆放技术，少数几个专利提出的堆放技术存在结构复杂、效率较低以及建设成本高、难度大等问题。实用新型专利CN114922787A公开了一种面向多山地区的重力储能系统运行方法，该方法利用高、低位平台盘旋式轨道与倾斜轨道构成闭合轨道，储能重物进入盘旋式轨道后自行排队并按照先进后出原则运行。但是该方法的重物在脱离储能、释能过程后依然需要动力系统驱动，即需要加入额外动力系统以提供重物码放及送出时的驱动力，此动力系统则会提高储能系统的建设和运行成本。实用新型专利CN111980874A公开了一种沿轨上下坡的重力储能技术，该技术运用动力装置与重物配合，在U口的两端电机拖曳单体重物往复运动进行储能和释能，该技术没有重物堆场，也无需考虑重物的堆码问题，但重物数量有限，储能量小，容量会受到极大限制，因储能量小，机电、轨道等投资成本占比高，导致度电成本高昂、经济性差，无法推广应用。实用新型专利CN103867408A、实用新型专利CN115653856A、实用新型专利CN115681035A公开的储能系统中重物的堆码技术均通过码垛机实现，该技术采用上下堆场可以大幅扩大重物载体数量，从而解决系统储能容量问题。但是，码垛机进行垂直堆叠，上下移动重物需要电能驱动，造成堆叠高度差大造成电-电的效率损失；且重物垂直堆叠容易发生倒塌而带来安全事故，安全风险高；再者，码垛机装卸系统复杂，成本高，导致系统成本增加，运维成本也高；因此，堆场采用码垛机的技术方案导致系统经济性不高、引发安全隐患和运维成本高等不利因素。实用新型专利CN217087581U中公开的储能技术中储能站中重物需通过其额外驱动机构驱动，不仅增加建设成本、增加电能消耗，还带来外驱动机构自身不稳定等不利因素。

即现有的固体重力储能系统因码放导致电-电转换效率低、建设成本高、系统安全性不足等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多轨并行的重力储能重物码放系统，以解决现有的固体重力储能系统因码放导致电-电转换效率低、建设成本高、系统安全性不足的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案在于：

一种多轨并行的重力储能重物码放系统，包括上停放轨道、下停放轨道、连通轨道、轨道升降装置和储能重物；连通轨道的两端分别与上停放轨道和下停放轨道连通；轨道升降装置与上停放轨道远离连通轨道的一端连接，用以带动上停放轨道远离连通轨道的一端升降；轨道升降装置与下停放轨道远离连通轨道的一端连接，用以带动下停放轨道远离连通轨道的一端升降；储能重物可在上停放轨道、连通轨道和下停放轨道之间移动以改变自身重力势能。

进一步的，多轨并行的重力储能重物码放系统还包括上码放平台和下码放平台；轨道升降装置下端与上码放平台连接，上端与上停放轨道连接；轨道升降装置下端与下码放平台连接，上端与下停放轨道连接。

进一步的，多轨并行的重力储能重物码放系统还包括限位控制装置，限位控制装置设置于上停放轨道与连通轨道连接的一端，用于控制储能重物的进出；限位控制装置设置于下停放轨道与连通轨道连接的一端，用于控制储能重物的进出。

进一步的，连通轨道包括输送带，输送带上设置有刮板，刮板与储能重物抵接，使输送带带动储能重物移动或使储能重物推动输送带移动。

进一步的，连通轨道包括第一传动辊和第二传动辊；第一传动辊和第二传动辊安装于输送带的两端并可绕自身轴线转动。

进一步的，连通轨道还包括发电机和驱动电机；发电机通过离合器与第一传动辊连接，驱动电机通过离合器与第二传动辊连接。

进一步的，多轨并行的重力储能重物码放系统包括多条上停放轨道和阻挡装置，多条上停放轨道与连通轨道交汇于一点；阻挡装置设置于上停放轨道与连通轨道的交汇点，用于阻挡储能重物以使储能重物进入不同的上停放轨道。

进一步的，多轨并行的重力储能重物码放系统包括多条下停放轨道和阻挡装置，多条下停放轨道与连通轨道交汇于一点；阻挡装置设置于下停放轨道与连通轨道的交汇点，用于阻挡储能重物以使储能重物进入不同的下停放轨道。

进一步的，阻挡装置设置为摆动挡板，摆动挡板摆动以引导储能重物进入上停放轨道或下停放轨道。

在一些实施例中，多轨并行的重力储能重物码放系统包括多条上停放轨道和多条下停放轨道，还包括轨道切换装置，轨道切换装置包括转盘和摆动轨道；摆动轨道一端与转盘连接，另一端与上停放轨道或下停放轨道连接；转盘与连通轨道连接并可绕自身轴线转动以带动摆动轨道摆动。

综合上述技术方案，本实用新型所能实现的技术效果在于：

本实用新型提供的多轨并行的重力储能重物码放系统包括上停放轨道、下停放轨道、连通轨道、轨道升降装置和储能重物；连通轨道的两端分别与上停放轨道和下停放轨道连通；轨道升降装置与上停放轨道远离连通轨道的一端连接，用以带动上停放轨道远离连通轨道的一端升降；轨道升降装置与下停放轨道远离连通轨道的一端连接，用以带动下停放轨道远离连通轨道的一端升降；储能重物可在上停放轨道、连通轨道和下停放轨道之间移动以改变自身重力势能。

本实用新型提供的多轨并行的重力储能重物码放系统通过使用轨道升降装置带动停放轨道摆动，使停放轨道可具有倾斜状态或水平状态。当储能重物进入停放轨道前，轨道升降装置使停放轨道远离连通轨道的一端降低，从而使储能重物在重力作用下进入停放轨道；当储能重物离开停放轨道前，轨道升降装置使停放轨道远离连通轨道的一端升高，从而使储能重物在重力作用下离开停放轨道并进入连通轨道；当储存重物时，轨道升降装置使停放轨道处于水平状态，可使储能重物稳定存储。

本实用新型通过停放轨道在竖直平面内的小幅度摆动使储能重物在上停放轨道或下停放轨道上移动时不需依靠额外动力，仅通过重力即可移动，无需额外设置堆垛机，也无需在储能装置上设置动力用于行走，极大地简化了结构，降低了成本，同时提升了可靠性。储能重物沿轨道长度方向排列，避免了重物在高度方向上的堆叠，提高了安全性，避免了倒塌风险，减少了堆叠时的能量消耗，提高了电-电转换效率。此外，可通过调整停放轨道的倾斜角度以调整储能重物的释放速度，从而匹配储能或释能的需求，提高灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的多轨并行的重力储能重物码放系统的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的多轨并行的重力储能重物码放系统的俯视示意图；

图3为储能重物进入停放轨道的示意图；

图4为储能重物离开停放轨道的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的多轨并行的重力储能重物码放系统的另一示意图；

图6为输送带的结构示意图。

图标：100-上停放轨道；200-下停放轨道；300-连通轨道；400-轨道升降装置；500-储能重物；600-上码放平台；700-下码放平台；800-限位控制装置；900-轨道切换装置；1000-轨道支撑装置；810-转盘；820-摆动轨道；311-输送带；312-第一传动辊；313-第二传动辊；311a-刮板；a-山体。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

现有的固体重力储能系统因码放导致电-电转换效率低、建设成本高、系统安全性不足等问题。

有鉴于此，本实用新型提供了一种多轨并行的重力储能重物码放系统，包括上停放轨道100、下停放轨道200、连通轨道300、轨道升降装置400和储能重物500；连通轨道300的两端分别与上停放轨道100和下停放轨道200连通；轨道升降装置400与上停放轨道100远离连通轨道300的一端连接，用以带动上停放轨道100远离连通轨道300的一端升降；轨道升降装置400与下停放轨道200远离连通轨道300的一端连接，用以带动下停放轨道200远离连通轨道300的一端升降；储能重物500可在上停放轨道100、连通轨道300和下停放轨道200之间移动以改变自身重力势能。

本实用新型提供的多轨并行的重力储能重物码放系统通过使用轨道升降装置400带动停放轨道摆动，使停放轨道可具有倾斜状态或水平状态。当储能重物500进入停放轨道前，轨道升降装置400使停放轨道远离连通轨道300的一端降低，从而使储能重物500在重力作用下进入停放轨道；当储能重物500离开停放轨道前，轨道升降装置400使停放轨道远离连通轨道300的一端升高，从而使储能重物500在重力作用下离开停放轨道并进入连通轨道300；当储存重物时，轨道升降装置400使停放轨道处于水平状态，可使储能重物500稳定存储。

本实用新型通过停放轨道在竖直平面内的小幅度摆动使储能重物500在上停放轨道100或下停放轨道200上移动时不需依靠额外动力，仅通过重力即可移动，无需额外设置堆垛机，也无需在储能装置上设置动力用于行走，极大地简化了结构，降低了成本，同时提升了可靠性。储能重物500沿轨道长度方向排列，避免了重物在高度方向上的堆叠，提高了安全性，避免了倒塌风险，减少了堆叠时的能量消耗，提高了电-电转换效率。此外，可通过调整停放轨道的倾斜角度以调整储能重物500的释放速度，从而匹配储能或释能的需求，提高灵活性。

以下结合图1-图6对本实施例提供的多轨并行的重力储能重物码放系统的结构和形状进行详细说明：

本实施例的可选方案中，多轨并行的重力储能重物码放系统依山体a而建，还包括上码放平台600、下码放平台700和轨道支撑装置1000，上码放平台600海拔高于下码放平台700。如图1、图3、图4所示，上停放轨道100一端与轨道支撑装置1000铰接，另一端与轨道升降装置400连接，具体而言，轨道升降装置400下端与上码放平台600连接，上端与上停放轨道100连接；同样的，下停放轨道200一端与轨道支撑装置1000铰接，另一端与轨道升降装置400连接，具体的，轨道升降装置400下端与下码放平台700连接，上端与下停放轨道200连接。通过轨道支撑装置1000和轨道升降装置400将停放轨道托起并使停放轨道可在竖直平面内摆动，使停放轨道远离连通轨道300的一端可抬起和落下以形成坡度，便于储能重物500在重力作用下沿停放轨道移动。

当释能时，轨道升降装置400带动上停放轨道100向上摆动，使储能重物500在重力作用下从上停放轨道100进入连通轨道300，如图3所示，同时轨道升降装置400带动下停放轨道200向下摆动，使储能重物500在重力作用下从连通轨道300进入下停放轨道200并沿下停放轨道200移动。当储能时，轨道升降装置400带动上停放轨道100向上摆动，如图4所示，使储能重物500在重力作用下从下停放轨道200进入连通轨道300并由连通轨道300运送至上停放轨道100，同时轨道升降装置400带动上停放轨道100向下摆动，使储能重物500在重力作用下沿下停放轨道200并沿上停放轨道100移动。

本实施例的可选方案中，连通轨道300包括输送带311、第一传动辊312、第二传动辊313、驱动电机和发电机。如图6所示，输送带311上设置有刮板311a，刮板311a与储能装置抵接，从而通过刮板311a带动储能重物500或使重物带动刮板311a以驱动输送带311移动；第一传动辊312和第二传动辊313位于输送带311两端，用于张紧输送带311并与输送带311传递动力。驱动电机通过离合器与第一传动辊312连接，发电机通过离合器与第二传动辊313连接。储能重物500上行时，驱动电机与第一传动辊312连接以驱动输送带311，同时发电机与第二传动辊313断开，此时输送带311带动储能重物500向上停放轨道100移动；储能重物500下行时，驱动电机与第一传动辊312断开，发电机与第二传动辊313连接，储能重物500在重力作用下带动输送带311，进而输送带311带动第二传动辊313转动，最终带动发电机发电，此时储能重物500在重力作用下向下停放轨道200移动。

此外，连通轨道300的形式包括但不限于带式传动、链式传动、索式传动等结构，连通轨道300的驱动动力还可采用电动/发电机组，机组转轴与轨道传动系统相连用以传输动力，具体而言，电动/发电机组的转轴与第一传动辊312或第二传动辊313连接即可，此时不再需要离合器进行切换。

并且，本实施例中，储能重物500的结构形式包括但不限于单个重物、往来平车、与轨道配合的各种运输工具等，可保证重物的往来输送即可，具体结构在此不再赘述。

本实施例的可选方案中，多轨并行的重力储能重物码放系统还包括限位控制装置800，如图1、图2所示，限位控制装置800设置于上停放轨道100与连通轨道300连接的一端，用于控制储能重物500的进出；限位控制装置800设置于下停放轨道200与连通轨道300连接的一端，用于控制储能重物500的进出。具体的，限位控制装置800可采用电磁吸附加机械挡板的结构，储能重物500移动到限位控制装置800时，首先由电磁吸附进行制动，停止后机械挡板摆下以阻挡储能重物500移动，并且可防止停电导致电磁吸附失效。释放储能重物500时，打开机械挡板使第一个储能重物500在重力作用下进入连通轨道300，同时通过电磁吸附固定下一个储能重物500，从而防止储能重物500连续释放导致无法中止，保证储能重物500逐个进入连通轨道300。即通过电磁吸附和机械挡板可使连续设置的储能重物500单独释放，灵活控制释能能量，并可使储能重物500与刮板311a一一对应，避免单个刮板311a承受多个储能重物500的重量。

储存状态下，轨道升降装置400使停放轨道水平，以减少对限位控制装置800的负载并使储能重物500稳定存储。

本实施例的可选方案中，为增大储能容量，多轨并行的重力储能重物码放系统包括多条上停放轨道100、相应的多条下停放轨道200和阻挡装置。如图2所示，多条上停放轨道100与连通轨道300交汇于一点，阻挡装置设置于上停放轨道100与连通轨道300的交汇点，用于阻挡储能重物500以使储能重物500进入不同的上停放轨道100；同样的，多条下停放轨道200与连通轨道300交汇于一点，阻挡装置设置于下停放轨道200与连通轨道300的交汇点，用于阻挡储能重物500以使储能重物500进入不同的下停放轨道200，从而根据各条上停放轨道100和下停放轨道200的存储情况及时进行轨道切换，避免一条轨道没有储存空间时仍然有储能重物500进入。

具体而言，阻挡装置设置为摆动挡板，摆动挡板摆动以引导储能重物500进入不同的上停放轨道100或下停放轨道200。可选的，交汇处也可设置为道岔和转辙机的用于使连通轨道300与不同的上停放轨道100或下停放轨道200连通。

本实施例的可选方案中，多轨并行的重力储能重物码放系统包括多条上停放轨道100和多条下停放轨道200，还包括轨道切换装置900，如图5所示，轨道切换装置900包括转盘810和摆动轨道820；摆动轨道820一端与转盘810连接，另一端与上停放轨道100或下停放轨道200连接；转盘810与连通轨道300连接并可绕自身轴线转动以带动摆动轨道820摆动，从而使连通轨道300与不同的上停放轨道100或下停放轨道200连通。其中，摆动轨道820的结构与连通轨道300相同，包括输送带311、第一传动辊312、第二传动辊313、驱动电机和发电机，具体结构不再赘述。储能重物500在上行进入上停放轨道100的过程中可依靠惯性通过转盘810以进入摆动轨道820，下行时依靠重力即可。

本实施例提供的多轨并行的重力储能重物码放系统的工作过程如下：

储能时，轨道升降装置400抬升下停放轨道200，使储能重物500在重力作用下从下停放轨道200进入连通轨道300，并在输送带311的带动下进入上停放轨道100，同时轨道升降装置400使上停放轨道100下落，最终在重力作用下进入上停放轨道100的储能重物500沿上停放轨道100滑动并依次排列，此时电能转换为重力势能。

释能时，轨道升降装置400抬升上停放轨道100，使储能重物500在重力作用下从上停放轨道100进入连通轨道300并带动输送带311转动，同时轨道升降装置400使下停放轨道200下落，最终在重力作用下进入下停放轨道200的储能重物500沿下停放轨道200滑动并依次排列，此时重力势能转换为电能。

本实施例提供的用于重力储能的重物码放系统兼顾综合效率、建设成本、安全稳定性和经济性。码放重物时无需堆码机，也无额外的升降堆叠，依靠对停放轨道自身角度的调整使储能重物500沿轨道长度方向依次排列，极大的减少了重物起落过程中的能量损失以及降低搬运效率的问题。并且由于额外的机械设备少，重物无需堆叠和频繁的升降，其安全性高、可维护性好、运行成本均低。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种多轨并行的重力储能重物码放系统，其特征在于，包括上停放轨道(100)、下停放轨道(200)、连通轨道(300)、轨道升降装置(400)和储能重物(500)；

所述连通轨道(300)的两端分别与所述上停放轨道(100)和所述下停放轨道(200)连通；

所述轨道升降装置(400)与所述上停放轨道(100)远离所述连通轨道(300)的一端连接，用以带动所述上停放轨道(100)远离所述连通轨道(300)的一端升降；

所述轨道升降装置(400)与所述下停放轨道(200)远离所述连通轨道(300)的一端连接，用以带动所述下停放轨道(200)远离所述连通轨道(300)的一端升降；

所述储能重物(500)可在所述上停放轨道(100)、所述连通轨道(300)和所述下停放轨道(200)之间移动以改变自身重力势能。

2.根据权利要求1所述的多轨并行的重力储能重物码放系统，其特征在于，还包括上码放平台(600)和下码放平台(700)；

所述轨道升降装置(400)下端与所述上码放平台(600)连接，上端与所述上停放轨道(100)连接；

所述轨道升降装置(400)下端与所述下码放平台(700)连接，上端与所述下停放轨道(200)连接。

3.根据权利要求2所述的多轨并行的重力储能重物码放系统，其特征在于，还包括限位控制装置(800)，所述限位控制装置(800)设置于所述上停放轨道(100)与所述连通轨道(300)连接的一端，用于控制所述储能重物(500)的进出；

所述限位控制装置(800)设置于所述下停放轨道(200)与所述连通轨道(300)连接的一端，用于控制所述储能重物(500)的进出。

4.根据权利要求3所述的多轨并行的重力储能重物码放系统，其特征在于，所述连通轨道(300)包括输送带(311)，所述输送带(311)上设置有刮板(311a)，所述刮板(311a)与所述储能重物(500)抵接，使所述输送带(311)带动所述储能重物(500)移动或使所述储能重物(500)推动所述输送带(311)移动。

5.根据权利要求4所述的多轨并行的重力储能重物码放系统，其特征在于，所述连通轨道(300)包括第一传动辊(312)和第二传动辊(313)；

所述第一传动辊(312)和所述第二传动辊(313)安装于所述输送带(311)的两端并可绕自身轴线转动。

6.根据权利要求5所述的多轨并行的重力储能重物码放系统，其特征在于，还包括发电机和驱动电机；

所述发电机通过离合器与所述第一传动辊(312)连接，所述驱动电机通过离合器与所述第二传动辊(313)连接。

7.根据权利要求6所述的多轨并行的重力储能重物码放系统，其特征在于，包括多条所述上停放轨道(100)和阻挡装置，多条所述上停放轨道(100)与所述连通轨道(300)交汇于一点；

所述阻挡装置设置于所述上停放轨道(100)与所述连通轨道(300)的交汇点，用于阻挡所述储能重物(500)以使所述储能重物(500)进入不同的所述上停放轨道(100)。

8.根据权利要求7所述的多轨并行的重力储能重物码放系统，其特征在于，包括多条所述下停放轨道(200)和所述阻挡装置，多条所述下停放轨道(200)与所述连通轨道(300)交汇于一点；

所述阻挡装置设置于所述下停放轨道(200)与所述连通轨道(300)的交汇点，用于阻挡所述储能重物(500)以使所述储能重物(500)进入不同的所述下停放轨道(200)。

9.根据权利要求8所述的多轨并行的重力储能重物码放系统，其特征在于，所述阻挡装置设置为摆动挡板，所述摆动挡板摆动以引导所述储能重物(500)进入所述上停放轨道(100)或所述下停放轨道(200)。

10.根据权利要求6所述的多轨并行的重力储能重物码放系统，其特征在于，包括多条所述上停放轨道(100)和多条所述下停放轨道(200)，还包括轨道切换装置(900)，所述轨道切换装置(900)包括转盘(810)和摆动轨道(820)；

所述摆动轨道(820)一端与所述转盘(810)连接，另一端与所述上停放轨道(100)或所述下停放轨道(200)连接；

所述转盘(810)与所述连通轨道(300)连接并可绕自身轴线转动以带动所述摆动轨道(820)摆动。