CN219754715U - 一种用于重力储能的重物码放系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及重力储能技术领域，尤其涉及一种用于重力储能的重物码放系统，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、限位控制装置和储能装置；连通轨道的两端分别与上停放轨道和下停放轨道连接；上停放轨道的高度由入口到出口逐渐降低，下停放轨道的高度由入口到出口逐渐降低。本实用新型通过将上停放轨道和下停放轨道设置为高度逐渐降低的轨道，在停放储能装置时仅通过重力即可移动，无需额外设置堆垛机，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。

Description

一种用于重力储能的重物码放系统

技术领域

本实用新型涉及重力储能技术领域，尤其涉及一种用于重力储能的重物码放系统。

背景技术

目前，能源领域的发展日新月异，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用于重力储能的重物码放系统，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：

一种用于重力储能的重物码放系统，包括上停放轨道、下停放轨道、连通轨道、限位控制装置和储能装置；连通轨道的两端分别与上停放轨道和下停放轨道连接；上停放轨道的高度由入口到出口逐渐降低，下停放轨道的高度由入口到出口逐渐降低，限位控制装置设置于上停放轨道和下停放轨道的出口用于阻挡储能装置；储能装置包括储能重物，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，用于重力储能的重物码放系统还包括上码放平台、下码放平台和轨道支撑装置；轨道支撑装置下端与上码放平台连接，上端与上停放轨道连接；轨道支撑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，连通轨道包括储能上行轨道和释能下行轨道；储能上行轨道一端与下停放轨道的出口连接，另一端与上停放轨道的入口连接；释能下行轨道一端与下停放轨道的入口连接，另一端与上停放轨道的出口连接。

进一步的，储能上行轨道包括输送带和驱动电机，驱动电机驱动输送带转动以带动储能装置移动；释能下行轨道包括输送带和发电机，储能装置带动输送带转动以驱动发电机发电；输送带上设置有刮板，刮板与储能装置抵接。

在一些实施例中，用于重力储能的重物码放系统还包括变轨装置；以连通轨道的两端分别与下停放轨道的出口和上停放轨道的入口连接为上行状态，以连通轨道的两端分别与下停放轨道的入口和上停放轨道的出口连接为下行状态；变轨装置与连通轨道连接，用于推动连通轨道，使连通轨道在上行状态和下行状态之间切换。

进一步的，连通轨道包括输送带、驱动电机和发电机；输送带上设置有刮板，刮板与储能装置抵接；驱动电机和发电机分别通过离合器与输送带连接。

进一步的，储能装置还包括轨道轮，轨道支撑装置设置为伞式支撑杆；轨道轮在上停放轨道和下停放轨道上滚动，储能重物连接于轨道轮下方；伞式支撑杆括对称设置的两个斜杆，两个斜杆分别与两条平行设置的上停放轨道或下停放轨道连接。

进一步的，储能装置还包括轨道轮，轨道支撑装置设置为门式支撑梁；轨道轮在上停放轨道和下停放轨道上滚动，储能重物连接于轨道轮下方；门式支撑梁包括水平设置的横杆和连接于横杆两端的竖杆，横杆与上停放轨道或下停放轨道连接。

进一步的，储能装置还包括重物贯穿轴和圆轨轮；两个圆轨轮设置于储能重物两侧，重物贯穿轴插装于圆轨轮和储能重物；圆轨轮与上停放轨道或下停放轨道的接触面为内凹的圆弧面。

进一步的，储能装置还包括平车车轮和轨道平车；平车车轮安装于轨道平车并在上停放轨道或下停放轨道的上表面滚动；储能重物设置于轨道平车上方。

综合上述技术方案，本实用新型所能实现的技术效果在于：

本实用新型提供的用于重力储能的重物码放系统包括上停放轨道、下停放轨道、连通轨道、限位控制装置和储能装置；连通轨道的两端分别与上停放轨道和下停放轨道连接；上停放轨道的高度由入口到出口逐渐降低，下停放轨道的高度由入口到出口逐渐降低，限位控制装置设置于上停放轨道和下停放轨道的出口用于阻挡储能装置；储能装置包括储能重物，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。

本实用新型提供的用于重力储能的重物码放系统通过上停放轨道、下停放轨道和连通轨道形成闭环的且停放轨道的高度逐渐降低道，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。

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用于重力储能的重物码放系统的结构示意图；

图2本实用新型实施例提供的用于重力储能的重物码放系统的俯视示意图；

图3为输送带的结构示意图；

图4为伞式支撑结构示意图；

图5为门式支撑结构示意图；

图6为落地式支撑结构示意图；

图7为平车式储能装置结构示意图。

图标：100-上停放轨道；200-下停放轨道；300-连通轨道；400-限位控制装置；500-储能装置；600-上码放平台；700-下码放平台；800-轨道支撑装置；900-变轨装置；310-储能上行轨道；320-释能下行轨道；311-输送带；312-第一传动辊；313-第二传动辊；510-储能重物；520-轨道轮；530-重物贯穿轴；540-圆轨轮；550-平车车轮；560-轨道平车；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用于重力储能的重物码放系统，包括上停放轨道100、下停放轨道200、连通轨道300、限位控制装置400和储能装置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连接；上停放轨道100的高度由入口到出口逐渐降低，下停放轨道200的高度由入口到出口逐渐降低，限位控制装置400设置于上停放轨道100和下停放轨道200的出口用于阻挡储能装置500；储能装置500包括储能重物510，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。

本实用新型提供的用于重力储能的重物码放系统通过上停放轨道100、下停放轨道200和连通轨道300形成闭环的且停放轨道的高度逐渐降低道，使储能重物510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500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510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。

以下结合图1-图7对本实施例提供的用于重力储能的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，用于重力储能的重物码放系统依山体a而建，上停放轨道100设置于山顶，下停放轨道200设置于山脚。具体的，如图1所示，用于重力储能的重物码放系统还包括上码放平台600、下码放平台700和轨道支撑装置800。轨道支撑装置800下端与上码放平台600连接，上端与上停放轨道100连接；轨道支撑装置800下端与下码放平台700连接，上端与下停放轨道200连接，从而使上停放轨道100和下停放轨道200悬空设置，便于储能重物510的悬挂。

其中，停放轨道的入口和出口的高度差可依据摩擦、运行速度等需求进行设置，以使储能装置500在重力作用下平稳顺畅的移动。上停放轨道100和下停放轨道200的形状可设置为U形或Ω形，以两个端点分别为入口和出口。

本实施例中，储能装置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，具体如下：

本实施例的可选方案中，储能装置500包括储能重物510和轨道轮520，轨道支撑装置800设置为伞式支撑杆，如图4所示。轨道轮520在上停放轨道100和下停放轨道200上滚动，储能重物510连接于轨道轮520下方；伞式支撑杆括对称设置的两个斜杆，两个斜杆分别与两条平行设置的上停放轨道100或下停放轨道200连接，从而可以同时悬挂两个储能重物510，提高储能容量。

本实施例的可选方案中，储能装置500包括储能重物510和轨道轮520，轨道支撑装置800设置为门式支撑梁，如图5所示；轨道轮520在上停放轨道100和下停放轨道200上滚动，储能重物510连接于轨道轮520下方；门式支撑梁包括水平设置的横杆和连接于横杆两端的竖杆，横杆与上停放轨道100或下停放轨道200连接，通过门式支撑梁的双立柱结构，使上停放轨道100和下停放轨道200得到稳固的支撑，保证安全和稳定。

本实施例的可选方案中，储能装置500包括储能重物510、重物贯穿轴530和圆轨轮540，如图6所示；两个圆轨轮540设置于储能重物510两侧，重物贯穿轴530插装于圆轨轮540和储能重物510；圆轨轮540与上停放轨道100或下停放轨道200的接触面为内凹的圆弧面，相应的，上停放轨道100和下停放轨道200均设置为两条平行的圆形轨道，即截面为圆面，用于与圆轨轮540内凹的圆弧面卡接，从而起到导向和限位的作用。相应的，轨道支撑装置800设置为两根平行的立柱，两根立柱分别与圆形轨道连接。

本实施例的可选方案中，储能装置500包括储能重物510、平车车轮550和轨道平车560，如图7所示。平车车轮550安装于轨道平车560并在上停放轨道100或下停放轨道200的上表面滚动；储能重物510设置于轨道平车560上方，此时不需要将上停放轨道100或下停放轨道200悬空设置，安全性更高，建设成本更低，同时可以承载的储能重物510的质量更大。

本实施例的可选方案中，连通轨道300包括储能上行轨道310和释能下行轨道320；储能上行轨道310一端与下停放轨道200的出口连接，另一端与上停放轨道100的入口连接；释能下行轨道320一端与下停放轨道200的入口连接，另一端与上停放轨道100的出口连接。

具体的，储能上行轨道310包括输送带311和驱动电机，驱动电机驱动输送带311转动以带动储能装置500移动；释能下行轨道320包括输送带311和发电机，储能装置500带动输送带311转动以驱动发电机发电。输送带311上设置有刮板311a，如图3所示，刮板311a与储能装置500抵接用以使输送带311可携带储能装置500上行或由储能装置500驱动以带动发电机发电。

本实施例的可选方案中，可将储能上行轨道310和释能下行轨道320合并，同时增加变轨装置900以驱动连通轨道300移动。具体的，以连通轨道300的两端分别与下停放轨道200的出口和上停放轨道100的入口连接为上行状态，以连通轨道300的两端分别与下停放轨道200的入口和上停放轨道100的出口连接为下行状态；变轨装置900与连通轨道300连接，用于推动连通轨道300，使连通轨道300在上行状态和下行状态之间切换。

其中，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3所示，输送带311上设置有刮板311a，刮板311a与储能装置500抵接；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510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；储能重物510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510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。

本实施例的可选方案中，限位控制装置400可采用电磁吸附加机械挡板的结构，储能装置500移动到限位控制装置400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装置500移动，并且可防止停电导致电磁吸附失效。释放储能装置500时，打开机械挡板使第一个储能装置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装置500，从而防止储能装置500连续释放导致无法中止。即通过电磁吸附和机械挡板可使连续设置的储能装置500单独释放，灵活控制释能能量，并可使储能装置500与刮板311a一一对应，避免单个刮板311a承受多个储能装置500的重量。

本实施例提供的用于重力储能的重物码放系统的工作过程如下：

储能时，储能装置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的入口，最终在重力作用下依次停放在上停放轨道100，此时电能转换为重力势能。

释能时，位于上停放轨道100出口处的储能装置500依次进入连通轨道300，并带动输送带311转动，最终在重力作用下进入下停放轨道200的入口并依次停放在下停放轨道200，此时重力势能转换为电能。

本实用新型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，依靠轨道自身角度使储能重物510沿轨道长度方向依次排列，避免了重物起落过程中的能量损失和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)

1.一种用于重力储能的重物码放系统，其特征在于，包括上停放轨道(100)、下停放轨道(200)、连通轨道(300)、限位控制装置(400)和储能装置(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)连接；

所述上停放轨道(100)的高度由入口到出口逐渐降低，所述下停放轨道(200)的高度由入口到出口逐渐降低，所述限位控制装置(400)设置于所述上停放轨道(100)和所述下停放轨道(200)的出口用于阻挡所述储能装置(500)；

所述储能装置(500)包括储能重物(510)，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所述的用于重力储能的重物码放系统，其特征在于，还包括上码放平台(600)、下码放平台(700)和轨道支撑装置(800)；

所述轨道支撑装置(800)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；

所述轨道支撑装置(800)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所述的用于重力储能的重物码放系统，其特征在于，所述连通轨道(300)包括储能上行轨道(310)和释能下行轨道(320)；

所述储能上行轨道(310)一端与所述下停放轨道(200)的出口连接，另一端与所述上停放轨道(100)的入口连接；

所述释能下行轨道(320)一端与所述下停放轨道(200)的入口连接，另一端与所述上停放轨道(100)的出口连接。

4.根据权利要求3所述的用于重力储能的重物码放系统，其特征在于，所述储能上行轨道(310)包括输送带(311)和驱动电机，所述驱动电机驱动所述输送带(311)转动以带动所述储能装置(500)移动；

所述释能下行轨道(320)包括所述输送带(311)和发电机，所述储能装置(500)带动所述输送带(311)转动以驱动所述发电机发电；

所述输送带(311)上设置有刮板(311a)，所述刮板(311a)与所述储能装置(500)抵接。

5.根据权利要求3所述的用于重力储能的重物码放系统，其特征在于，还包括变轨装置(900)；

以所述连通轨道(300)的两端分别与所述下停放轨道(200)的出口和所述上停放轨道(100)的入口连接为上行状态，以所述连通轨道(300)的两端分别与所述下停放轨道(200)的入口和所述上停放轨道(100)的出口连接为下行状态；

所述变轨装置(900)与所述连通轨道(300)连接，用于推动所述连通轨道(300)，使所述连通轨道(300)在上行状态和下行状态之间切换。

6.根据权利要求5所述的用于重力储能的重物码放系统，其特征在于，所述连通轨道(300)包括输送带(311)、驱动电机和发电机；

所述输送带(311)上设置有刮板(311a)，所述刮板(311a)与所述储能装置(500)抵接；

所述驱动电机和所述发电机分别通过离合器与所述输送带(311)连接。

7.根据权利要求2所述的用于重力储能的重物码放系统，其特征在于，所述储能装置(500)还包括轨道轮(520)，所述轨道支撑装置(800)设置为伞式支撑杆；

所述轨道轮(520)在所述上停放轨道(100)和所述下停放轨道(200)上滚动，所述储能重物(510)连接于所述轨道轮(520)下方；

所述伞式支撑杆括对称设置的两个斜杆，两个所述斜杆分别与两条平行设置的所述上停放轨道(100)或所述下停放轨道(200)连接。

8.根据权利要求2所述的用于重力储能的重物码放系统，其特征在于，所述储能装置(500)还包括轨道轮(520)，所述轨道支撑装置(800)设置为门式支撑梁；

所述轨道轮(520)在所述上停放轨道(100)和所述下停放轨道(200)上滚动，所述储能重物(510)连接于所述轨道轮(520)下方；

所述门式支撑梁包括水平设置的横杆和连接于横杆两端的竖杆，所述横杆与所述上停放轨道(100)或所述下停放轨道(200)连接。

9.根据权利要求1所述的用于重力储能的重物码放系统，其特征在于，所述储能装置(500)还包括重物贯穿轴(530)和圆轨轮(540)；

两个所述圆轨轮(540)设置于所述储能重物(510)两侧，所述重物贯穿轴(530)插装于所述圆轨轮(540)和所述储能重物(510)；

所述圆轨轮(540)与所述上停放轨道(100)或下停放轨道(200)的接触面为内凹的圆弧面。

10.根据权利要求1所述的用于重力储能的重物码放系统，其特征在于，所述储能装置(500)还包括平车车轮(550)和轨道平车(560)；

所述平车车轮(550)安装于所述轨道平车(560)并在所述上停放轨道(100)或所述下停放轨道(200)的上表面滚动；

所述储能重物(510)设置于所述轨道平车(560)上方。