TWI821073B - 用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪及操作其的方法 - Google Patents

用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪及操作其的方法 Download PDF

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Abstract

一種用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪及操作其的方法，能量儲存系統包括起重機及多個塊體，其中可操作起重機以將塊體自較低海拔高度移動至較高海拔高度（經由堆疊塊體）以將電能儲存為塊體的位能，且可操作起重機以將塊體自較高海拔高度移動至較低海拔高度（經由拆解塊體）以基於在降低（例如，藉由重力）塊體時的動能產生電。能量儲存系統可在太陽能可用時的日間時段期間將自太陽能產生的電以位能的形式儲存於堆疊塊體中，且可在太陽能不可用時的夜間時段期間將堆疊塊體中的位能轉換成電，並將所轉換的電輸送至電力網。

Description

用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪及操作其的方法
本發明是有關於一種能量儲存系統，且更確切而言是有關於一種經由塊體堆疊來儲存及釋放能量的能量儲存系統。 [併入供參考的任何優先權申請案] 與本申請案一起提出申請的申請案資料表中標識了所有申請案的國內外優先權主張，所述所有申請案依據37 CFR 1.57特此併入供參考且應被視為本說明書的一部分。
由可再生能源（例如，太陽能、風能、水力、生物量等）進行的發電不斷增長。然而，該些可再生能源（例如，太陽能、風能）中有很多皆存在間歇性及不可預測性，這限制了可自間歇性可再生能源輸送至輸電網的電量。
因此，需要對系統做出改進來捕獲由可再生能源產生的電以供可預測地輸送至電網。
根據本發明的另一態樣，提供一種用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪。所述抓爪包括主體，所述主體包括：橫樑，可耦合至可由起重機操作的纜線；一對臂，自所述橫樑主體向遠端延伸；以及一個或多個槓桿，位於所述一對臂中的每一者的遠端部分中。可在縮回位置與延伸位置之間致動所述一個或多個槓桿以藉此耦合至塊體，所述縮回位置允許將所述抓爪降低穿過所述塊體的底端，所述延伸位置允許所述一個或多個槓桿與所述塊體的所述底端嚙合。
根據本發明的另一態樣，提供一種操作抓爪以在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的方法。所述方法包括：相對於塊體降低所述抓爪；穿過所述塊體中的一對鑽孔插入所述抓爪的一對臂，直至所述一對臂的遠端自所述一對鑽孔突出為止；將可移動地耦合至所述一對臂的一個或多個槓桿自縮回位置致動至延伸位置；以及將所述一對鑽孔的凹入遠端表面與處於所述延伸位置中的所述一個或多個槓桿嚙合，以允許通過所述抓爪提升所述塊體。
起重機設計
圖1至圖3說明示例性能量儲存系統100（「系統」），所述能量儲存系統100可運作以將電能或電轉換成位能以儲存起來，且將位能轉換成電能或電以例如輸送至電網。
系統100包括具有塔102及一個或多個懸臂104的起重機101。在一個實例中，所述一個或多個懸臂104相對於塔102橫向延伸（例如，與塔102垂直）。所述一個或多個懸臂104相對於塔102徑向向外延伸。可選地，懸臂104可繞塔102旋轉。圖1至圖3示出具有兩個懸臂104的起重機101，所述兩個懸臂104位於塔102的相對側上而彼此平衡。在一個實例中，可選地，起重機101關於塔102的軸線Z對稱。儘管圖1至圖3示出起重機101具有兩個懸臂104，但如下文進一步論述，另外的示例性能量儲存系統100可具有多對懸臂104，其中每一對懸臂104位於塔102的相對側上以彼此平衡。
儘管圖1至圖3僅示出第二懸臂104（示出為在塔102的左側）的一部分，但熟習此項技術者應認識到，在一個實例中，第二懸臂104是第一懸臂104（例如，示出為在塔102的右側）的鏡像。可選地，塔102及懸臂104中的一者或兩者具有桁架。起重機101可選地包括支撐纜線110，支撐纜線110連接懸臂104的部分105（例如，遠端部分）且可選地耦合至塔102。
起重機101可選地包括電動馬達-發電機120。在圖1至圖3中所示的一個實例中，馬達-發電機120耦合至塔102及懸臂104中的一者或兩者。在其他實例中，馬達-發電機120可相對於塔102及/或懸臂104位於其他適合的位置中。在一個實例中，馬達-發電機120係可用作電動馬達及發電機兩者的單機組。在另一實例中，馬達-發電機120具有單獨的電動馬達機組及發電機機組（例如，單獨馬達機組與發電機組間隔開，或與發電機機組位於不同的方位中）。
起重機101可具有可移動地耦合至懸臂104的吊運車106。在圖1至圖3中所示的一個實例中，起重機101具有兩個吊運車106，所述兩個吊運車106各自可移動地耦合至兩個懸臂104中的一者。纜線108（例如，一個或多個纜線）可移動地耦合至每一吊運車106，以使得纜線108可在大體垂直的方向（例如，與懸臂104大體垂直）上相對於吊運車106縮回或延伸（例如，松出（payed out））。纜線108可操作地耦合至塊體150（例如，經由下文進一步闡述的抓爪500），從而允許提升及降低塊體150。在一個實例中，每一對懸臂104同時地提升（例如，垂直提升）或降低（例如，垂直降低）塊體150以彼此平衡。儘管圖式示出一個纜線108，但熟習此項技術者應認識到，一對纜線108可在一端處耦合至吊運車106且在相對端處耦合至滑輪總成，所述一對纜線108經由所述滑輪總成（例如，經由下文所述的抓爪500）可操作地耦合至塊體150。
繼續參考圖1至圖3，能量儲存系統100具有多個塊體150。在圖1中所示的一個實例中，所述多個塊體150中的每一者具有相同的大小及形狀。在圖2至圖3中所示的另一實例中，能量儲存系統具有多個塊體150’，其中塊體150’中的一者或多者大小有所不同。不同大小的塊體150’可用於示例性系統100中，其中塊體150’沿著懸臂遠離塔102移動，以滿足起重機101的最大重量能力且阻止對起重機101造成損壞。下文提供塊體150、塊體150’的其他細節。
塔起重機設計
圖5至圖6E示出示例性能量儲存系統100A（「系統」），能量儲存系統100A可運作以將電能或電轉換成位能以儲存起來，且將位能轉換成電能或電以例如輸送至電網。能量儲存系統100A的特徵中的一些與圖1至圖3中所示能量儲存系統100的特徵類似。因此，應理解，圖1至圖3中所示能量儲存系統100的各種特徵的結構及說明亦適用於圖5至圖6E中所示能量儲存系統100A的對應特徵，唯下文所述的內容除外。
能量儲存系統100A與能量儲存系統100的不同在於起重機101具有耦合至塔102的多對懸臂104。舉例而言，圖6A至圖6E示出耦合至（例如，交叉地）起重機101的塔102的三對懸臂104A與104B、104C與104D、104E與104F。每一對懸臂104可選地在塔102的相對側上延伸以有利於彼此平衡。另外，所述多對（例如，三對）懸臂104定向成不同的角定向，且因此界定極座標系，塊體150在所述極座標系中移動。吊運車106可移動地耦合至每一懸臂104且可移動地支撐耦合至抓爪500的一個或多個纜線108（下文進一步闡述）。可選擇性地致動抓爪500來將其耦合至塊體150以自第一（開始）位置提升（例如，垂直提升）塊體150，轉移塊體150（至不同的極座標方位）並將塊體150降低（例如，垂直降低）至第二（結束）位置。在另一實例中，起重機101可具有更多對的懸臂104（例如，四對、五對等）或更少對（例如，兩對）的懸臂104。儘管圖式示出一個纜線108附接至在每一懸臂104上的每一吊運車106，但熟習此項技術者應認識到一對纜線108可在一端處耦合至吊運車106且在相對端處耦合至滑輪總成，所述一對纜線108經由所述滑輪總成（例如，經由下文所述的抓爪500）可操作地耦合至塊體150。
在一個實例中，每一對懸臂104同時提升或降低塊體150以彼此平衡。在一個實例中，在一對懸臂104正在降低（例如，同時地降低）塊體150（例如，以發電）的同時，另一對懸臂104正在提升（例如，同時地提升）不具有塊體150的一對抓爪500（下文進一步論述），所述另一對懸臂104被附接成重新定位抓爪500以將抓爪500耦合至另一對塊體150並提升所述另一對塊體150。由於多對懸臂104中的一對或多對始終在降低塊體150來產生電，因此此排列有利於允許通過降低塊體150來連續地發電（例如，不中斷地）。
塊體150的堆疊界定塔900（例如，具有大體圓柱形形狀）。在一個實例中，塔900所具有的塊體150的層級或層面可介於40與60之間。塔900包括多個塊體150，可選地多個塊體150被排列成形成防風結構910。在一個實例中，防風結構910可具有大體圓柱形形狀。可選地堆疊第二多個塊體150以界定扶撐（例如，支撐）防風結構910的橫樑。橫樑920可以可選地在塔102（例如，塔900的中心）與防風結構910之間徑向延伸。圖5示出四個橫樑920中的三者（第四個被移除以允許觀察到塔900的內部結構）。在一個實例中，所述橫樑是大體平坦且界定四個四分之一體。
第三多個塊體150界定能量儲存總成930，可在防風結構910所界定（例如，限界）的空間內堆疊且拆解所述第三多個塊體150以將電能或電儲存為位能且將位能轉換成電能或電，如先前所述。防風結構910有利於阻止（例如，防止）所述第三多個塊體150在被提升或降低以儲存位能或產生電時暴露於風力，藉此提高能量儲存系統100A的發電效率。
在一個實例中，能量儲存總成930的所述第三多個塊體150在防風結構910與橫樑920所界定的每一四分之一體內被堆疊且被拆解。在此實例中（參見圖5），界定防風結構910及橫樑920的塊體150不發生移動。可選地，可穿過界定防風結構910的塊體150的鑽孔（例如鑽孔157，參見圖13A）插入鋼筋以提高防風結構910的剛性；可選地，界定防風結構910的塊體150的鑽孔（例如鑽孔157，參見圖13A）可另外填充有或替代地填充有混凝土，以使防風結構910成為一體式結構。
在另一實例中（例如，參見圖6A至圖6E），亦可提升或降低界定防風結構910的第一多個塊體150及/或界定橫樑920的第二多個塊體150以儲存位能或產生電。圖6A至圖6B示出呈完全堆疊排列（例如，被完全充電或大約處於最大位能儲存位準下）的塔900。圖6C至圖6E示出呈放電排列（例如，大約處於具有較低（例如最小）位能儲存位準的完全放電排列下）的塔900。
如下文進一步闡述，在一個實例中，塊體150中的每一者具有長度L，長度L大約是塊體150的寬度W的兩倍。因此，可按照東西定向或南北定向將塊體150堆疊成例如交替圖案（例如，塔900的每一層級或層面可具有與鄰近層級或層面的拼貼圖案不同的拼貼圖案）。因此，如下文所述，塊體150可以是交錯的以有利於增強堆疊塊體150的結構完整性及穩定性（例如，塔900的穩定性）。
橋式起重機設計
圖7A至圖7D示出示例性能量儲存系統100G（「系統」），所述能量儲存系統100G可運作以將電能或電轉換成位能以儲存起來，且將位能轉換成電能或電例如以輸送至電網。能量儲存系統100G的特徵中的一些與圖1至圖3中所示能量儲存系統100及圖5至圖6E中所示系統100A的特徵類似。因此，使用相同的數字標識符，只是將「G」添加至能量儲存系統100G的數字標識符，且應理解圖1至圖3中所示能量儲存系統100及圖5至圖6E中所示系統100A的各種特徵的結構及說明亦適用於圖7A至圖7D中所示能量儲存系統100G的對應特徵，唯下文所述的內容除外。
能量儲存系統100G與能量儲存系統100及能量儲存系統100G的不同在於起重機101G擱置於一對軌道902G上。在一個實例中，起重機101G界定懸橋104G，其中懸橋104G的相對端上具有一組或多組輪103G。在一個實例中，輪103G可沿著軌道902G移動，藉此允許起重機101G的懸橋104G沿著軌道902G的長度（例如，在第一方向上）移動、重新定位或者行進。起重機101G亦可包括耦合至懸橋104G的一個或多個吊運車106G。在一個實例中，吊運車106G可移動地耦合至懸橋104G，從而允許吊運車106G沿著懸橋104G的長度（例如，在與第一方向垂直的第二方向上）移動或者行進。一個或多個纜線108G可移動地耦合至吊運車106G。舉例而言，纜線108G耦合至吊運車106G的絞盤，可操作所述絞盤以相對於吊運車106G（例如，相對於吊運車106G的絞盤）縮回（例如，纏繞）或者延伸或松出（例如，解開）纜線108G。所述一個或多個纜線108可耦合至抓爪500（下文予以進一步闡述），可選擇性地可致動抓爪500以將其耦合至塊體150。儘管圖式示出一個纜線108G附接至懸橋104G上的每一吊運車106G，但熟習此項技術者應認識到，一對纜線108可在一端處耦合至吊運車106G且在相對端處耦合至滑輪總成，所述一對纜線108經由所述滑輪總成（例如，經由下文所述的抓爪500）可操作地耦合至塊體150。
起重機101G有利於界定笛卡兒座標系，塊體150在所述笛卡兒座標系中移動（例如，軌道902G界定第一軸線或方向，且懸橋104G界定與第一軸線或方向垂直的第二軸線或方向）。在一個實例中，沿著軌道902G的懸橋104G及沿著懸橋104G的吊運車106G中的一者或兩者的移動允許起重機101G將塊體150中的一者或多者定位於不同的笛卡兒座標位置。在一個實例中，可操作抓爪500以自第一（開始）位置（例如，第一笛卡兒座標方位）提升（例如，垂直提升）塊體150，轉移塊體150（至與第一笛卡兒座標方位不同的第二笛卡兒座標方位）並將塊體150降低（例如，垂直降低）至第二（結束）位置。
塊體150的堆疊界定塔900G（例如，在俯視時具有大體正方形的剖面形狀）。在一個實例中，塔900G所具有的塊體150的層級或層面可介於40與60之間。塔900G包括被排列成形成防風結構910G的多個塊體150。在一個實例中，軌道902G可支撐於防風結構910G的頂層上（例如，所述一對軌道902G可耦合至界定防風結構910G的頂層的塊體150的頂表面151A、設置於所述頂表面151A上或者附接至所述頂表面151A）。
在一個實例中，防風結構910G具有大體正方形或矩形形狀（例如，在俯視時，具有剖面形狀大體是正方形的周邊）。第二多個塊體150界定能量儲存總成930G，能量儲存總成930G可在防風結構910G所界定（例如，限界）的空間內被堆疊且被拆解以將電能或電儲存為位能且將位能轉換成電能或電，如先前所述。在提升或降低第二多個塊體150以儲存位能或發電時，防風結構910有利於阻止風力對所述第二多個塊體150產生影響，藉此提高能量儲存系統100G的發電效率。在一個實例中，可選地可穿過界定防風結構910G的塊體150的鑽孔（例如鑽孔157，參見圖13A）插入鋼筋及/或混凝土以提高防風結構910G的剛性（例如，因此防風結構910G是一體式結構）。
圖7A至圖7B示出呈完全堆疊排列（例如，被完全充電或處於大約最大位能儲存位準下）的塔900。圖7C至圖7D示出呈放電排列（例如，大約處於具有較低（例如最小）位能儲存位準的完全放電排列下）的塔900。
如下文進一步闡述，在一個實例中，塊體150中的每一者具有長度L，長度L大約是塊體150的寬度W的兩倍。因此，可按照東西定向或南北定向將塊體150堆疊成例如交替圖案（例如，塔900的每一層級或層面可具有與鄰近層級或層面的拼貼圖案不同的拼貼圖案）。因此，如下文進一步闡述，塊體150可以是交錯的以有利於增強堆疊塊體150的結構完整性及穩定性（例如，塔900G的穩定性）。
圖8A至圖8H示出其他示例性能量儲存系統100H至100P。能量儲存系統100H至100M與能量儲存系統100G類似，唯下文所述的內容除外。因此，使用相同的數字標識符，且應理解圖7A至圖7D中所示能量儲存系統100G的各種特徵的結構及說明亦適用於圖8A至圖8F中所示能量儲存系統100H至100M的對應特徵，唯下文所述的內容除外。能量儲存系統100N、100P與能量儲存系統100A類似，唯下文所述的內容除外。因此，使用相同的數字標識符，且應理解圖5至圖6E中所示能量儲存系統100A的各種特徵的結構及說明亦適用於圖8G至圖8H中所示能量儲存系統100N、100P的對應特徵，唯下文所述的內容除外。
能量儲存系統100H與能量儲存系統100G的不同僅在於防風結構910G具有矩形形狀（在俯視時）且在於起重機101G具有沿著軌道902G移動（線性地）的兩個懸橋104G，懸橋104G中的每一者具有對應的吊運車106G，吊運車106G纏繞及解開所耦合的纜線108G以提升及降低塊體150（例如，經由下文進一步論述的抓爪500）。在一個實例中，在俯視時，防風結構910G具有大約60米的寬度及大約30米的深度。可存在其他適合的尺寸。
能量儲存系統100I與能量儲存系統100H的不同僅在於能量儲存系統100I添加了橫樑920G，橫樑920G可以可選地扶撐（例如，支撐）防風結構910G。在一個實例中，橫樑920G是大體平坦的且將防風結構910G所界定（例如，限界）的空間劃分成兩個半體。懸橋104G中的每一者可選地在所述半體中的每一者中運作以將塊體150移動（例如，線性地移動）於其相關聯半體內。
能量儲存系統100J與能量儲存系統100G的不同在於能量儲存系統100J添加了四個橫樑920G，所述四個橫樑920G（例如，自塔900G的中心延伸且）將防風結構910G所界定（例如，限界）的空間劃分成四個四分之一體。能量儲存系統100J可選地具有四個懸橋104G，所述四個懸橋104G在四分之一體中的每一者中運作（例如，線性地移動）以將塊體150移動於其相關聯四分之一體內。
能量儲存系統100K與能量儲存系統100G的不同僅在於防風結構910G是具有敞開端的C形狀，而非是正方形。
能量儲存系統100L與能量儲存系統100I的不同僅在於防風結構910G具有兩個敞開端，以使得防風結構910G與橫樑920G界定I形狀（在俯視時）。
能量儲存系統100M與能量儲存系統100J的不同僅在於防風結構910G具有四個敞開端，以使得防風結構910G與橫樑920G界定雙I形狀（在俯視時）。
能量儲存系統100N與能量儲存系統100A的不同在於，起重機101具有繞塔900的中心移動或旋轉的懸橋104G而非懸臂104（在俯視時）。可選地，多個懸橋104G的一端沿著附接至圓柱形防風結構910G的頂部的軌道移動，從而允許懸橋104G兩極式旋轉並在不同的極座標位置之間移動塊體150。
能量儲存系統100P與能量儲存系統100A的不同在於，能量儲存系統100P具有四個懸橋104G，所述四個懸橋104G各自具有靠近塔900的中心耦合的一端以及可移動地耦合至圓柱形防風結構910的一部分的相對端。可選地操作懸橋104G中的每一者以使其繞塔900的中心樞轉以在塔900的相關聯四分之一體內移動塊體150。
圖9示出具有懸橋104G的示例性起重機101G，示例性起重機101G可以可選地與圖7A至圖7D中所示能量儲存系統100G以及圖8A至圖8F中所示能量儲存系統100H至100M搭配使用。懸橋104G可以可選地同時移動多個塊體150。在一個實例中，懸橋104G可具有一個或多個吊運車106G，所述一個或多個吊運車106G纏繞及解開可操作地耦合至多個（例如，3個）抓爪500（下文所述）的多個纜線108G。因此，多個纜線108及抓爪500可選擇性地同時耦合至多個（例如，3個）塊體150（例如，可同時提升、轉移及降低所述多個塊體150）。
塊體佈局
圖10A至圖10B示出塊體150（例如，能量儲存系統100、100A、100G至100P）的兩個不同的層。在一個實例中，塊體150的所述兩個不同的層可用於界定塔或堆疊900、900G中的不同層級的至少一部分，諸如防風結構910及/或能量儲存總成930的不同部分（例如，被移動以儲存及產生電能或電的所述多個塊體150）。在一個實例中，塊體150中的一者或多者堆疊於兩個其他塊體150的頂部上（例如，以與塊體150交錯），這有利於阻止（例如，防止）塔或堆疊900、900G中的塊體150橫向移動（例如，提供更穩定的塔或堆疊）及/或阻止（例如，防止）塔或堆疊900、900G傾覆。
圖10A示出第一層700的塊體150，所述塊體150被緊密堆疊成使塊體150之間的空間最小。圖10B示出第二層800的塊體150，第二層800堆疊於塊體150的第一層700的頂部上。圖10C說明第二層800鋪放於第一層700頂部上以使第二層800的每一塊體150擱置於第一層700的兩個塊體150上。在一個實例中，此圖案在塔或堆疊900、900G的其他層（例如，在所有層中）中重複出現。在一個實例中，塊體150的兩種或更多種圖案（例如，3或4種拼貼圖案）可用於形成塔或堆疊900、900G的層、層級或層面中。在一個實例中，可使用塊體150的四種不同拼貼圖案來構造或形成塔或堆疊900、900G。
塔或堆疊900、900G的層（例如，第一層700及第二層800、所有層、層級或層面）中的塊體150被排列（例如，藉由下文所述的抓爪500降低或定位）成使得塊體150的側面不彼此接觸且在橫向鄰近塊體150的相對表面之間界定間隙g，此有利於在自第一（開始）位置提升塊體150並將其降低至第二（結束）位置中時阻止（例如，防止）塊體150之間的摩擦及磨損。在一個實例中，間隙g介於約50毫米與約200毫米之間（例如，50毫米、70毫米、100毫米、150毫米、200毫米等）。
塊體設計
圖11A至圖13C示出一對示例性塊體150。可選地，所述一對塊體150是相同的。塊體150可選地具有長度為L、寬度為W及深度為d的矩形形狀（例如，長度L、寬度W及深度d中的任意兩者界定矩形表面）。在一個實例中，塊體150的長度L大約是寬度W的兩倍。在一個實例中，塊體150的寬度W大約是深度d的兩倍。在一個實例中，塊體150具有長度L對寬度W對深度d為4:2:1的縱橫比。在另一實例中，塊體150具有長度L對寬度W對深度d為3:2:1的縱橫比。在一個實例中，塊體150具有大約4米（m）的長度。有利地，塊體150的縱橫比允許塊體150在被堆疊起來時具有穩定性，且因此允許堆疊結構具有穩定性，同時減小塊體150的層或層面的數目以界定堆疊結構（諸如，上文所述的塔900、900G）的所期望高度。塊體150的重量可以可選地介於大約20噸與60噸之間，諸如大約55噸。然而，在其他實例中，塊體150的重量可以是其他適合的量。在一個實例中，界定堆疊結構（諸如，上文所述的塔）的上層（例如頂層、頂部兩層）的塊體150可較界定堆疊結構的下層（例如底層、底部兩層等）的塊體150重。
塊體150具有界定頂表面151A的頂部部分151、界定周邊表面152A的中間部分152及界定底表面153A的底部部分153或基座153。在一個實例中，周邊表面152A可具有前表面/後表面152A1以及左側表面/右側表面152A2。在一個實例中，前後表面151A1中的每一者經由小面表面（例如，斜削表面或傾斜表面）152A3連接至左側表面/右側表面152A2。小面表面152A3可選地與前表面/後表面152A1以及左側表面/右側表面152A2成45度延伸。
頂部部分151、中間部分152及底部部分153可選地界定塊體150的外層或罩殼S。在一個實例中，頂部部分151可具有大約10公分至25公分（諸如10公分）的厚度t1。在一個實例中，底部部分153可具有大約10公分至25公分（諸如15公分）的厚度t2。在一個實例中，頂部部分151可具有周邊斜削表面151C（例如，在頂表面151A與周邊表面152A之間以大約45度延伸）。
塊體150包括封閉於罩殼S中的配重物團塊154（例如，承重填充材料）。在一個實例中，配重物團塊154的材料與罩殼S的材料不同。舉例而言，配重物團塊或承重填充材料154可以是泥土、煤、飛灰、殘渣、拆除材料、礫石、建築廢棄物及/或混合有及/或壓塞有低級或廉價混凝土的再循環材料，如下文所述。此有利於降低製造塊體150的成本且提供調配本來會被送到掩埋場的材料（例如，拆除材料、建築廢棄物、殘渣等）的機制。在另一實例中，配重物團塊154與罩殼S包含相同的材料（例如，界定不存在任何邊界或縫隙的一體式團塊或單一團塊）。可選地，可諸如通過鋼網（mesh steel）或鋼筋（例如，結構鋼）的一個或多個加固層155來加固（例如，通過鋼）塊體150，所述鋼網或鋼筋位於頂部部分151、中間部分152及底部部分153中的一者或多者中。
塊體150可以可選地至少部分地由混凝土製成（例如，塊體150的罩殼S可由混凝土製成）。有利地，由於混凝土具有較水高的密度，因此塊體150的體積可較對應體積的水儲存更多的位能。在一個實施方案中，塊體150的至少一部分可由高效能混凝土製成（例如，具有10兆帕（MPa）至60兆帕的抗壓強度，諸如25兆帕至40兆帕），這使得塊體150能夠承受堆疊於其上的多個塊體150的重量。在一個實例中，塊體150的至少一部分可由低級混凝土製成（例如，具有低於10兆帕的抗壓強度，諸如3兆帕至8兆帕）。在一個實例中，頂部部分151及底部部分153中的一者或兩者可由高效能混凝土製成（例如，具有10兆帕至60兆帕的抗壓強度，諸如25兆帕至40兆帕），且中間部分152可由低級混凝土製成（例如，具有低於10兆帕的抗壓強度，諸如3兆帕至8兆帕），從而具有足以承載放置於其頂部上的塊體的負荷的強度。在整個塊體150皆承重的實例中，塊體壁所需的抗壓強度減小。在一個實例中，如上文所述，堆疊的下層中所使用的塊體150可具有較高的抗壓強度（例如，更多的塊體150可由高效能混凝土製成）以允許所述下層中的塊體150承受堆疊中放置於所述下層上的其餘層的負荷。在一個實例中，由於上文所述的堆疊的上層（例如，頂層）中的所述塊體150支撐較低的負荷量（例如，堆疊的頂層中的塊體150不支撐負荷），因此所述堆疊的上層（例如，頂層）中所使用的塊體150可具有較低的抗壓強度（例如，更多的塊體150可由低級混凝土製成）。
頂表面151A及底表面153A可實質上平坦（例如，被製造成使得表面的部分皆不會自沿著所述表面延伸的平面變化超過1毫米）。頂表面151A及底表面153A可彼此大體平行地延伸，且中間部分152可在頂部部分151與底部部分153之間垂直延伸（例如，與頂表面151A及底表面153A垂直）。頂表面151A及底表面153A平坦有利於允許一個塊體150的實質上整個底表面153A與位於所述一個塊體150正下方的塊體的實質上整個頂表面151A接觸，從而增強所堆疊的塊體150的穩定性。
塊體150可具有一個或多個鑽孔157，所述一個或多個鑽孔157在頂部部分151中的近端開口156與底部部分153中的遠端開口158之間延伸。在一個實例中，塊體150具有在頂部部分中的近端開口156A、156B與底部部分153中的遠端開口158A、158B之間延伸的兩個鑽孔157A、157B。在一個實例中，鑽孔157A、157B可選地具有直徑為大約30公分的圓形剖面。
所述一個或多個近端開口156（例如，兩個近端開口156A、156B）及所述一個或多個遠端開口158（例如，兩個遠端開口158A、158B）有利地分別位於頂表面151A及底表面153A的中心上，以使得塊體關於沿著塊體150的寬度W的中心軸線且關於沿著塊體150的深度d的中心軸線對稱。在圖13A中，近端開口156A、156B位於頂表面151A的中心上以使得近端開口156A、156B沿著塊體150的寬度W與塊體的側端間隔相同的距離，且遠端開口158A、158B位於底表面153A的中心上，以使得遠端開口158A、158B沿著塊體150的寬度W與塊體的側端間隔相同的距離。此允許塊體150旋轉180度而不會更改塊體150的鑽孔157A、157B的方位，因此在將一個塊體150直接放置於另一塊體150的頂部上時，即使旋轉180度仍允許鑽孔157A、157B對齊（例如，堆疊中（諸如，塔或堆疊900、900G）的所有塊體150中的所有鑽孔157A、157B自堆疊的頂部層面或層級至堆疊的底部層面或層級皆對齊）。鑽孔157A、157B的此種中心位置有利於促使堆疊塊體對齊，如下文進一步闡述。
另外，在塊體150的長度L是塊體150的寬度W的大約兩倍的實例中，塊體150可如圖12A中所示地交錯，其中兩個塊體排列於相同的層級上且排列成相同的定向，但偏移達其寬度W的一半，如圖12B中所示，且可將第三塊體150放置於所述兩個塊體的頂部上且定向成90度，如圖12A至圖12B中所示。由於鑽孔157A、157B位於中心，因此頂部塊體150中的鑽孔中的每一者將與底部兩個塊體150中的鑽孔157A、157B中的一者對齊。
參考圖13C，近端開口156A、156B可選地至少部分地由在頂表面151A與鑽孔157A、157B的表面之間延伸的漸縮（例如，傾斜、斜削、錐形）表面151B界定。在一個實例中，頂部部分151可包括金屬支撐件159A或加固件（例如，環形支撐件）159A。可選地，金屬支撐件159A或加固件159A嵌入於頂部部分151中。可選地，金屬支撐件159A或加固件159A界定近端開口156A、156B的至少一部分（例如，界定漸縮表面或錐形表面151B的至少一部分）。
在一個實例中，遠端開口158A、158B可選地至少部分地由梯形（例如，凹入）表面153B界定。在一個實例中，底部部分153可包括金屬支撐件159B或加固件（例如，環形支撐件）159B。可選地，金屬支撐件159B或加固件159B界定遠端開口158A、158B的至少一部分（例如，界定梯形表面153B的至少一部分）。可選地，金屬支撐件159B或加固件159B嵌入於底部部分153中。金屬支撐件159B或加固件159B界定內表面159C（例如，凸肩表面），內表面159C允許塊體150被提升並定位，如下文進一步論述。在另一實例中，位於遠端開口158A、158B周圍的一個或多個突出部（例如，圓柱形突出部）可自塊體150的底表面153A突出且被塑形成（例如，漸縮）配接至上面放置所述塊體150的塊體150的近端開口156A、156B中，從而允許塊體150在被堆疊起來時相互鎖定。
抓爪機構
圖14A至圖14L示出示例性夾持器或抓爪機構500（「夾持器」或「抓爪」），可操作所述夾持器或抓爪機構500以可釋放地夾持或抓住塊體150（例如，一次一個），其中圖14F至圖14H示出耦合至塊體150的抓爪500。抓爪500自近端502至遠端504延伸。抓爪500可選地包括操作連接至纜線108的近端連接器505。抓爪500亦包括橫樑530，橫樑530例如經由設置於近端連接器505的凸緣與橫樑530的表面之間的軸承512（例如，轉盤軸承）附接（例如，可旋轉地耦合）至近端連接器505。抓爪500亦包括一個或多個臂540、一個或多個鎖定機構550且可選地包括一個或多個自動定心端570。因此，抓爪500將纜線108可操作地耦合至塊體150（例如，以允許吊運車106及纜線108提升並重新定位塊體150，如上文所述）。抓爪500中的至少一部分（例如，近端連接器505、橫樑530、臂540）可由剛性材料（例如，金屬）製成。可選地，自動定心端570可由金屬製成。臂540與自動定心端570可一起具有矛狀形狀。
在圖14A中所示的一個實例中，抓爪500具有兩個臂540A、540B、兩個鎖定機構550A、550B（一個位於臂中的每一者中）以及兩個自動定心端570A、570B（一個位於臂中的每一者中）。在一個實例中，臂540A、540B可具有管狀（例如，圓柱形）形狀，且自動定心端570A、570B可以是錐形形狀。如圖14C中所示，臂540A、540B可各自具有外直徑540C，所述外直徑較鑽孔157的直徑小約5毫米（mm）與約10毫米之間（例如，5毫米、7毫米、9毫米、10毫米），從而允許臂540A、540B穿過鑽孔157，如圖14C至圖14F中所示。
圖14C至圖14F示出致動鎖定機構550以允許抓爪500與塊體150嚙合。在一個實例中，鎖定機構550具有包括外表面550D的主體550C，且包括一個或多個（例如，多個）指狀件或槓桿（或鉤）551，可相對於主體550C在縮回位置（例如，參見圖14C至圖14D）與延伸位置或展開位置（例如，參見圖14E）之間致動所述一個或多個指狀件或槓桿551。在一個實例中，槓桿551可位於主體550C的相對側上以界定實質上同時被致動（例如，在縮回位置與展開位置之間）的一對或多對工作的槓桿551。在一個實例中，槓桿551可以可選地位於主體550C的圓周周圍。在一個實例中，鎖定機構550可具有圍繞主體550C的圓周排列的四個槓桿551。
槓桿551可選地繞位於槓桿551與主體550C之間的樞軸關節551A樞轉。主體550C具有位於槓桿551的底表面551F下方的有角度表面550E，有角度表面550E與底表面551F之間界定空間S1，從而允許槓桿551相對於主體550C向外樞轉直至底表面551F與主體550C的有角度表面550E接觸為止（例如，如圖14E中所示）。在一個實例中，槓桿551具有外表面551E，當槓桿551處於縮回位置中時外表面551E與主體550C的外表面550D大體對齊，從而允許臂540A、540B穿過塊體150的鑽孔157，但槓桿551不與鑽孔157的表面嚙合（例如，參見圖14C）。
在一個實例中，槓桿551可選地具有相對於彼此以一定角度（例如，90度）延伸的有角度近端表面551C、551D。可選地，有角度近端表面551C，551D在尖端551B處接合。在一個實例中，當槓桿551處於延伸位置或展開位置中時（例如，參見圖14E），有角度近端表面551D實質上水平地延伸且有角度近端表面551C實質上垂直延伸。可選地，在延伸位置中，槓桿551的近端彼此間隔開一定距離，所述距離與遠端開口158A、158B（例如，遠端開口158A、158B的金屬支撐件159B或加固件159B）的內表面（例如，凸肩表面159C）的尺寸實質上對應。一旦處於延伸位置或展開位置中，則可提升抓爪500（例如，藉由纜線108），從而允許槓桿551與凸肩表面159C嚙合（例如，鎖定至凸肩表面159C上），藉此允許抓爪500提升塊體150。
繼續參考圖14C至圖14F，鎖定機構550可具有纜線553，纜線553可選地捲繞於滑輪552上且連接（例如，緊固）至槓桿551（例如，靠近有角度近端表面551C、551D）。纜線553可選地耦合至近端連接器557，近端連接器557耦合至彈簧556（例如，螺旋彈簧）。在一個實例中，彈簧556在近端連接器557與遠端連接器555之間延伸，且固定至近端連接器557及遠端連接器555。在一個實例中，將彈簧556偏置，從而朝向遠端連接器555牽拉近端連接器557（且因此牽拉纜線553），這會使槓桿551移動至縮回位置中。致動纜線558可耦合至近端連接器557。在一個實例中，通過克服彈簧556的彈簧壓縮力的力（例如，張力）朝向抓爪500的近端502致動致動纜線558（例如牽拉致動纜線558、使致動纜線558經受張力），且致動纜線558朝向近端502牽拉近端連接器557。此可選地使得纜線553移動（向外）於滑輪552之上，從而允許槓桿551相對於主體550C向外樞轉至延伸位置或展開位置中。一旦自致動纜線558移除張力，則彈簧556的彈簧壓縮力可以可選地克服纜線558的致動力，從而允許彈簧556朝向遠端連接器555牽拉回近端連接器557，從而使得槓桿551被牽拉回至縮回位置中（例如，因纜線553移動於滑輪552之上）。
在圖14I中所示的一個實例中，電動系統531可操作抓爪500（例如，鎖定機構550）。電動系統531可具有例如可選地設置於橫樑530中的一個或多個電動馬達532。可操作電動馬達532來致動所述致動纜線558以實現槓桿551的移動。舉例而言，可操作電動馬達532來對纜線558施加張力以使得槓桿551移動至延伸位置或展開位置中，且可操作電動馬達532以放鬆纜線558上的張力以使得槓桿551移動至縮回位置中。在一個實例中，纜線558的近端能夠可操作地耦合至電動馬達532的輸出軸件（例如，經由附接至電動馬達532的輸出軸件的輪、鏈輪或齒輪）。當馬達532使其輸出軸件在一個方向上旋轉時，其對纜線558進行牽拉以使得槓桿551移動至延伸位置中，且當馬達532使其輸出軸件在相反方向上旋轉時，其放鬆或減小纜線558上的張力以使得槓桿551移動至縮回位置中。在一個實例中，可選地藉由不同的電動馬達532操作臂540A、540B中的每一者中的鎖定機構550。在另一實例中，藉由相同的電動馬達532操作臂540A、540B中的每一者中的鎖定機構550。可以可選地經由起重機101（例如，經由電力纜線）為電動馬達532供電，所述電力纜線來自於電源或位於起重機101上且然後沿著纜線108（在纜線108內或在纜線108周圍）行進至抓爪500（例如，經由近端連接器505中的通道511行進至抓爪500中）。在另一實施方案中，為電動馬達532供電的電源（例如，電池）可設置於抓爪500中（例如，設置於橫樑530中）。
在圖14J中所示的另一實例中，可使用氣動系統531A代替電動馬達532來致動鎖定機構550。舉例而言，氣動系統531A可包括壓縮機532A（例如，設置於橫樑530中），可操作所述壓縮機532A來致動活塞534A。活塞534A能夠可操作地耦合至纜線558且可運作以對纜線558施加張力以使得槓桿551移動至延伸位置中，或者移除或減小纜線558上的張力以使得槓桿551移動至如上文所述的縮回位置中。
在圖14K中所示的另一實例中，可使用電磁系統531B替代電動馬達532來致動鎖定機構550。舉例而言，電磁系統531B可具有電磁體532B，可選擇性地致動電磁體532B以吸引或排斥金屬部分（例如，永久磁體）534B。纜線558能夠可操作地耦合至永久磁體534B。當對電磁體施加電流以吸引永久磁體534B時，永久磁體534B朝向電磁體532B的移動使得對纜線558施加張力，這使得槓桿551移動至延伸位置。當致動電磁體532B以排斥永久磁體534B時，可自纜線558減小或移除張力，這使得槓桿551移動至縮回位置。
參考圖14L，抓爪500可以可選地包括傳動總成525，傳動總成525實現抓爪500的旋轉（例如，相對於近端連接器505，相對於其相關聯懸臂104等）。傳動總成525可以可選地包括：第一圓盤526或齒輪526，相對於近端連接器505固定；第二圓盤528或齒輪528，耦合至馬達529，馬達529附接至橫樑530的內表面；及鏈條527、纜線527或帶527，捲繞於圓盤或齒輪526、528上且互連圓盤或齒輪526、528。如圖14L中所示，抓爪500可耦合至具有框架536的滑輪總成535，一個或多個滑輪（例如，四個滑輪）537可旋轉地耦合於框架536上。框架536可經由托架538耦合至近端連接器505。所述一個或多個纜線108（例如，纜線108A、108B）可至少部分地捲繞於所述一個或多個滑輪537上，纜線108的近端可移動地耦合至吊運車106。
在一個實例中，在與抓爪500相關聯的懸臂104相對於起重機101的塔102旋轉（藉此亦使吊運車106、纜線108及滑輪總成535在抓爪500上方繞塔102旋轉）時，傳動總成525運作以實現抓爪500與近端連接器505逆向的相對旋轉。當懸臂104相對於起重機101的塔102在第一方向上旋轉（且抓爪500上方的吊運車106、纜線108及滑輪總成535在第一方向上且以相同的速率繞塔102旋轉）時，傳動總成525使抓爪500相對於近端連接器505在與第一方向相反的第二方向上且以與懸臂104繞塔102的旋轉相同的旋轉速率旋轉。此有利於使得塊體150不經歷任何旋轉（亦即，塊體150維持相同的定向）且經歷零矩（亦即，塊體150僅平移且不旋轉）。馬達529可經由鏈條527、纜線527或帶527使第二圓盤528或齒輪528相對於第一圓盤526或齒輪526旋轉。當第一圓盤526或齒輪526固定至近端連接器505時，由馬達529所致的第二圓盤528或齒輪528的旋轉使得第二圓盤528或齒輪528繞第一圓盤526或齒輪526圓周地移動，從而允許橫樑530的定向且因此允許抓爪500的定向保持相同，且有利於阻止（例如，防止）纜線108扭擰（或阻止對纜線108施加扭力）且阻止塊體150扭擺振盪。因此，傳動總成525有利於在抓爪500耦合至塊體150且懸臂104相對於起重機101的塔102旋轉時維持抓爪500及塊體150的絕對定向恆定（例如，相對於世界座標）。
在另一實例中，當抓爪500未耦合至塊體150時，傳動總成525運作以使抓爪500旋轉（例如，以在抓爪500耦合至塊體150之前將抓爪500定向成與其先前的定向成90度，所述塊體150相對於抓爪500所移動的先前塊體150被定向成90度）。馬達529可運作以經由鏈條527、纜線527或帶527來使第二圓盤528或齒輪528相對於第一圓盤526或齒輪526旋轉。然而，當第一圓盤526或齒輪526固定至近端連接器505時，由於位於抓爪500上方的滑輪總成535的慣性與抓爪500相比相對較低，因此由馬達529所致的第二圓盤528或齒輪528的旋轉將往往會使第一圓盤526或齒輪526旋轉（且因此會使滑輪總成535旋轉且扭擰抓爪500上方的纜線108）。
為避免第一圓盤526或齒輪526發生此種旋轉且避免抓爪500上方的纜線108扭擰，操作固定至橫樑530的馬達522（例如，沿著抓爪500的中心軸線固定於橫樑530的中心中）以使連接至馬達522的飛輪523或反作用輪523旋轉。馬達522對飛輪523施加的轉矩亦會在相反方向上且以不同的速度（不同的速度是由橫樑530與反作用輪523之間的慣性差所致）被施加至橫樑530，以使得使反作用輪523在一個方向上旋轉的馬達522之運作會使得橫樑530在相反方向上旋轉。當使反作用輪523的旋轉在一個方向上加速（藉由操作馬達522）時，橫樑530的旋轉亦在相反方向上加速（以是橫樑530及反作用輪523的兩個慣性矩的比率的量）。當使反作用輪523的旋轉在一個方向上減速時（藉由操作馬達522）時，橫樑530的旋轉亦在相反方向上減速（以是橫樑530及反作用輪523的兩個慣性矩的比率的量），且最終停止。當反作用輪523的旋轉在一個方向上保持恆定（藉由操作馬達522）時，橫樑530的旋轉亦在與反作用輪523的旋轉相反的方向上保持恆定。
當橫樑530在與反作用輪523相反的所述方向上旋轉時，馬達529能使橫樑530相對於近端連接器505在與橫樑530的旋轉方向相反的方向上旋轉，以藉此阻止（例如，防止）抓爪500上方的纜線108及/或滑輪總成535扭擰（或對纜線108及/或滑輪總成535施加扭力）。馬達529使第二圓盤528或齒輪528在與反作用輪523的旋轉相同的方向上旋轉，且抓爪500在與反作用輪523及第二圓盤528或齒輪528兩者相反的方向上旋轉，因此纜線108不會發生扭擰。
如上文所述，自動定心端570可具有錐形形狀。此有利於允許在臂540延伸穿過塊體150中的開口156且延伸至鑽孔157中時，所述自動定心端570使抓爪500相對於塊體150自動定心。舉例而言，即使臂540與近端開口156之間存在微小的不對齊，端570的錐形形狀仍將會在臂540穿過塊體150推進時使得臂540自身在鑽孔157中自動定心。近端開口156的漸縮表面151B亦可選地促使抓爪500的臂540相對於塊體150的鑽孔157自動定心。如圖14F中所示，一旦將抓爪500嚙合（例如，鎖定）至塊體150，則自動定心端570延伸穿過塊體150的底表面153A。此有利於允許抓爪500對齊所嚙合的塊體150與上面將被降低有所嚙合的塊體150的塊體150（例如，置於中心），當將所嚙合的塊體150降低於下部塊體150上時（且在所嚙合的塊體150的底表面153A與底部塊體150的頂表面151A接觸之前），自動定心端570延伸至所述下部塊體150的近端開口156中。因此，自動定心端570有利於促使將抓爪500中心置於塊體150上以抓住塊體150且在降低所抓住的塊體150時促使將所抓住的塊體150的中心置於下方塊體150上。
在一個實例中，抓爪500（例如，抓爪500的鎖定機構550）包括一個或多個感測器（例如，壓力感測器、接觸感測器、接近度感測器、電容感測器），所述一個或多個感測器感測槓桿551何時處於縮回位置中或何時處於延伸位置/展開位置中。在一個實例中，抓爪500（例如，抓爪500的鎖定機構550）包括一個或多個感測器（例如，壓力感測器、接觸感測器），所述一個或多個感測器感測處於延伸位置/展開位置中的槓桿551何時不再與塊體150（例如，與塊體150的凸肩表面159C）接觸或嚙合，以使得可將槓桿551移動至縮回位置（例如，藉由所述一個或多個電動馬達522）。
在一個實例中，抓爪500（例如，抓爪500的鎖定機構550、抓爪500的槓桿551）包括一個或多個感測器（例如，超音波感測器、接近度感測器），所述一個或多個感測器感測抓爪500（例如，抓爪500的槓桿551）例如相對於抓爪500正在臨近的塊體150的垂直位置。有利地，所述一個或多個感測器可有助於確保抓爪500可按照上文所述的方式充分地耦合至塊體150，且解釋纜線108長度的任何改變（例如，由於周圍環境溫度或由重複使用而引起的纜線108變長），在不存在該些感測器的情況下，纜線108長度的改變可造成抓爪500相對於塊體150的定位出現誤差。
在一個實例中，在將抓爪500插入（例如，將自動定心端570插入、將臂540插入）至塊體150的鑽孔157之前（或期間），抓爪500可選擇性地將一定量的壓縮空氣（例如，經由自動定心端570中的孔口）輸送至塊體150的頂表面151A上。將所述一定量的空氣輸送至塊體150的頂表面151A上以自頂表面151A清潔（例如，移除殘渣、灰塵等），藉此確保在對塊體150進行重新定位時頂表面151A是清潔的。在一個實例中，一旦抓爪500耦合至塊體150（例如，參見圖14F至圖14H），已提升塊體150且在將塊體150重新定位於另一塊體150的頂部上的過程中，在抓爪500降低頂部塊體150時，可將一定量的壓縮空氣輸送（例如，經由自動定心端570中的孔口）至底部塊體150的頂表面151A上，以在頂部塊體150的底表面153A與底部塊體150的頂表面151A接觸之前清潔所述頂表面151A（例如，移除灰塵、殘渣等）。
在一個實例中，抓爪500可選擇性地將一定量的壓縮空氣（例如，經由主體550C中的孔口）輸送至槓桿551的底表面551F與主體550C的有角度表面550E之間的空間S1中，以自空間S1移除灰塵或殘渣，且允許槓桿551移動至延伸位置或展開位置（例如，其中底表面551F與主體550C的有角度表面550E接觸）。另外或另一選擇是，抓爪500可將一定量的壓縮空氣輸送至主體550C的內表面550F與槓桿551的內表面551G之間的空間S2中，以自空間S2移除灰塵或殘渣且允許槓桿551移動至縮回位置（例如，其中槓桿551的內表面551G與主體550C的內表面550F接觸）。可在槓桿551移動至延伸位置或展開位置之前（例如，當槓桿551的位置如圖14C至圖14D中所示時）可選地將所述壓縮空氣輸送至空間S1。可在槓桿551移動至縮回位置之前（例如，當槓桿551的位置如圖14E至圖14F中所示時）可選地將所述壓縮空氣輸送至空間S2。此壓縮空氣輸送有利於確保鎖定機構550恰當地運作以允許與塊體150嚙合並提升塊體150，並且與塊體150脫離。
在一個實例中，當抓爪500未耦合至塊體150時，可諸如使用傳動總成525及反作用輪523使抓爪500旋轉（例如，可使近端連接器505相對於橫樑530旋轉），如上文所述。舉例而言，在抓爪500自靠近懸臂104的位置降低時及/或當在抓爪500降低塊體150並與塊體150解耦合之後而升高時，可使抓爪在至少兩種定向（例如，彼此成90度的兩種定向）之間旋轉。抓爪500的旋轉有利於允許其抓住排列於不同的定向上的塊體150（例如，相對於彼此排列成90度），諸如界定層或層級的的塊體150，在所述層或層級中塊體150中的一些相對於所述層或層級中的其他塊體150具有不同的定向（例如，定向成90度），如上文所述以界定塊體150的拼貼圖案。
在運作中，將抓爪500降低至塊體150上並按照上文所述的方式與塊體150嚙合。可選地，抓爪500將壓縮空氣輸送至塊體150的頂表面151A上以移除灰塵或殘渣，如上文所述。一旦臂540延伸穿過塊體150的鑽孔157，則致動鎖定機構550以將槓桿551移動至延伸位置。可選地，在致動鎖定機構550之前，位置感測器（例如，超音波感測器）感測槓桿551在移動至延伸位置或展開位置之前處於恰當（垂直）位置中。然後，升高抓爪500（例如藉由纜線108，纜線108可選地由例如位於吊運車106上的絞盤縮回）。當升高抓爪500時，處於延伸位置中的槓桿551與塊體150的底部上的凸肩表面159C嚙合，從而允許抓爪500提升塊體150。當耦合至塊體150（例如，由於塊體150的重量），抓爪500不旋轉（例如，由於抓爪500將需要大量的轉矩來使塊體150旋轉）。因此，抓爪500在相同的定向上提升、傳送並降低塊體150。因此，抓爪500將在南北定向上提升、傳送並降低被定向於相同的南北方向上的塊體150。類似地，抓爪500在東西定向上提升、傳送並降低被定向於相同的東西方向上的塊體150。因此，塊體150在其開始位置中（例如，在其被抓爪500提升之前）及其結束位置中（例如，在被抓爪500降低之後）將具有相同的定向。
圖15示出操作抓爪500的一個方法600。方法600包括相對於塊體150降低610抓爪500。方法600亦包括將抓爪500的所述一對臂540穿過塊體150中的一對鑽孔157插入620，直至所述一對臂540的遠端自所述一對鑽孔157突出。所述方法亦包括將可移動地耦合至所述一對臂540的一個或多個槓桿551自縮回位置致動630至延伸位置，並使所述一對鑽孔157的凹入遠端表面153B與處於延伸位置中的所述一個或多個槓桿551嚙合640以允許通過抓爪500提升（例如，垂直提升）塊體150。
起重機操作
可操作能量儲存系統100、100A、100G至100P以藉由將塊體150、150’自較低海拔高度提升（例如，垂直提升）至較高海拔高度來將電能或電轉換成位能以儲存起來，且藉由經由重力將塊體150、150’中的一者或多者自較高海拔高度移動（例如，垂直移動、垂直降低）至較低海拔高度來將位能轉換成電能或電。
圖16示出操作能量儲存系統100、100A、100G至100P的一個方法650。方法650包括：操作660起重機101以藉由將所述一個或多個塊體150自較低海拔高度移動至較高海拔高度來堆疊多個塊體150，以將能量儲存於塊體150中，塊體中的每一者儲存與塊體150的位能量對應量的能量。所述方法亦包括將所述一個或多個塊體平移670至不同的方位。所述方法亦包括操作680起重機101以藉由在重力作用下將塊體150中的一者或多者自較高海拔高度移動至較低海拔高度來拆解所述一個或多個塊體150，藉此產生與所述一個或多個塊體150在自較高海拔高度移動至較低海拔高度時的動能量對應的電量。
起重機101的電動馬達-發電機120可操作吊運車106及纜線108以自較低海拔高度提升（例如，垂直提升）塊體150、150’中的一者或多者，將所述塊體150、150’移動至不同的方位（例如，沿著懸臂104相對於塔102的不同極座標方位、沿著懸橋104G的不同笛卡兒座標方位），並將塊體150、150’放置於在所述不同方位處的較高海拔高度處（例如，一個塊體位於另一塊體的頂部上）以形成塊體150、150’的堆疊，例如圖1、圖6A至圖6B圖7A至圖7B中所示。堆疊塊體150、150’中的每一者儲存與其質量以及塊體150、150’的較低海拔高度與較高海拔高度之間的高度差（例如，與成比例）對應的位能量（例如，位能=質量×重力×高於參考表面（諸如地平面）的高度）。塊體150、150’愈重且其堆疊得愈高，可儲存的位能則愈大。
為將所儲存的位能轉換成電，起重機101可操作吊運車106及纜線108以自較高海拔高度提升（例如，垂直提升）堆疊塊體150、150’中的一者或多者，將吊運車106移動至不同的方位（例如，沿著懸臂104相對於塔102的不同極座標方位、沿著懸橋104G的不同笛卡兒座標方位），且允許所述塊體150、150’移動至較低海拔高度（例如，在重力作用下至少部分地垂直降低）以驅動電動馬達-發電機120（經由纜線108）產生電，可將所產生的電輸送至電力網。
每當降低塊體150時，皆會產生電形式的動力。圖4示出輸出動力對時間的圖表，所述圖表示出由圖1至圖3、圖6A至圖6E中的起重機101的塔102的相對側上的一對懸臂104產生的電力。如圖4中所示，與降低三個塊體150對應地產生了三個峰值510。在降低每一塊體150之後，消耗520電力主要是為了升高纜線108及抓爪500，接著再將抓爪500嚙合至堆疊上的新塊體150。
圖17是示出經由再生變頻驅動器125連接至電力網130的馬達-發電機120的示意性方塊圖。再生變頻驅動器125是馬達-發電機120與電力網130之間的介面。再生（雙懸橋）變頻驅動器125可包括電網側電晶體電橋、直流（direct current，DC）匯流排及馬達側電晶體電橋。電網側電晶體電橋是變流器（inverter），其將來自馬達-發電機120的所有直流電轉換成電力網130的50赫茲或60赫茲（在再生時）。當不進行再生時，變頻驅動器125將電網130整流成直流電。在馬達側上，變頻驅動器125改變馬達-發電機120運作時的頻率（例如，以藉由改變起重機101、101G的吊車馬達的速度來控制馬達-發電機120的減速及/或加速、調諧馬達-發電機120上的負荷、控制或調諧來自馬達-發電機120的電力輸出）。
可操作能量儲存系統100以將電能或電的儲存最大化。參考圖1，起重機101堆疊塊體150（每一塊體具有相同的大小）以使得所有堆疊皆具有相同的高度。參考圖2，由於不同大小的所述多個塊體150’全部皆處於地平面處，因此系統100被示出為處於零位能狀態。塊體150’的高度（與其重量成比例）沿著懸臂104的長度而變化，其中方位愈接近塔102，塊體（例如，塊體A至塊體D）的重量愈重，且方位距塔102愈遠，塊體（例如，塊體E至塊體J）重量愈輕。在一個實例中，如圖3中所示，起重機101首先且最接近塔102地堆疊最重的塊體150’（例如，塊體A至塊體D），此後起重機101堆疊最輕的塊體150’（例如，塊體E至塊體J），自最重至最輕逐個地進行堆疊，直至所有塊體150’（例如，塊體A至塊體J）堆疊成塊體150’的一個或多個堆疊或柱為止，以將系統100的位能儲存最大化。繼續參考圖3，為按照上文所述的方式藉由將塊體150’自較高海拔高度移動至較低海拔高度來產生電，按照自最輕至最重的次序自堆疊提升塊體150’，且按照圖2中所說明的次序將塊體150’放置回地面上。
有利地，能量儲存系統100、100A、100G至100P可例如在太陽能可用的日間時段期間將自太陽能產生的電以位能的形式儲存於堆疊塊體150、150’中，且可在太陽能不可用的夜間時段期間將堆疊塊體150、150’中的位能轉換成電並將所轉換的電輸送至電力網。
由外向內堆疊
參考圖1至圖3，將塊體150、150’在沿著懸臂104遠離塔102的徑向方位處自較低海拔高度移動至較高海拔高度、沿著懸臂104較接近塔102的徑向方位處，以將電以位能的形式儲存於塊體150、150’中。為產生電，然後將塊體150、150’自沿著懸臂104較接近塔102的徑向方位處的較高海拔高度移動至沿著懸臂104遠離塔102的徑向方位處的較低海拔高度。
由內向外堆疊
參考圖6A至圖6E，將塊體150在沿著懸臂104較接近塔102的徑向方位處自較低海拔高度（參見圖6C至圖6E）移動至較高海拔高度、沿著懸臂104遠離塔102的徑向方位處（參見圖6A至圖6B）以將電以位能的形式儲存於界定塔900的塊體150中。為產生電，然後將塊體150在沿著懸臂104遠離塔102的徑向方位處自較高海拔高度移動至較低海拔高度、沿著懸臂104較接近塔102的徑向方位處。
應用
本文中闡述能量儲存系統的實例（例如，能量儲存系統100、100A、100G至100P），可操作所述能量儲存系統以將電能或電轉換成位能以儲存起來，且將位能轉換成電能或電以例如輸送至電網。有利地，能量儲存系統需要很少的維護甚至無需維護，且可在能量儲存能力無實質減小的情況下運作數十年（例如，30年至50年）。
在一些實施方案中，本文中所述的能量儲存系統可儲存大約10百萬瓦小時（MWh）或大於10百萬瓦小時的能量（例如，介於10百萬瓦小時與100百萬瓦小時之間，諸如15百萬瓦小時、20百萬瓦小時、30百萬瓦小時、50百萬瓦小時、80百萬瓦小時、90百萬瓦小時），且將大約10百萬瓦小時或大於10百萬瓦小時的能量（例如，介於10百萬瓦小時與100百萬瓦小時之間，諸如15百萬瓦小時、20百萬瓦小時、30百萬瓦小時、50百萬瓦小時、80百萬瓦小時、90百萬瓦小時）輸送至電網。本文中所述的能量儲存系統可每小時輸送例如1百萬瓦直至6百萬瓦或大於6百萬瓦的能量。然而，在其他實施方案中，本文中所述的能量儲存系統可具有其他適合的能量儲存及輸送能力（例如，1百萬瓦小時、3百萬瓦小時、5百萬瓦小時等）。在一個實施方案中，能量儲存系統可以可選地一天為大約1000戶家庭供電。
本文中所述的能量儲存系統可有利地連接至可再生能源（例如，綠色能源）發電系統，例如太陽能系統、風能系統（例如，風力渦輪機）等。有利地，在可再生能源發電系統的運作期間（例如，在日間時段期間太陽能系統的運作、在有風條件期間風能系統的運作），能量儲存系統捕獲由可再生能源發電系統產生的電。當可再生能源發電系統不可運作時（例如，在夜間、在無風條件期間），能量儲存系統可稍後將所儲存的電輸送至電網。因此，能量儲存系統用作可再生能源發電系統的電池且可將非工作時間的電自可再生能源發電系統輸送至電網。
在上文所述的實施方案中，能量儲存系統利用起重機101、101G堆疊塊體150、150’來將電能儲存為位能，且拆解塊體150、150’以產生電。在一個實施方案中，可利用來自電網的多餘電力來操作起重機101、101G。就用於提升塊體150、150’的每一能量單位而言，能量儲存系統所恢復的能量的量可以可選地為80%至90%。
額外實施例
在本發明實施例中，一種能量儲存系統及操作所述能量儲存系統的方法可根據任何以下條款中的任一者：
條款1、一種用於儲存電並產生電的方法，包括： 操作起重機以藉由將一個或多個塊體自較低海拔高度移動至較高海拔高度以堆疊多個塊體來將能量儲存於所述塊體中，所述塊體中的每一者儲存與所述塊體的位能量對應量的能量；以及 操作所述起重機以藉由在重力作用下將所述一個或多個塊體自較高海拔高度移動至較低海拔高度來拆解所述塊體中的一者或多者，藉此產生與所述一個或多個塊體在自所述較高海拔高度移動至所述較低海拔高度時的動能量對應的電量。
條款2、如條款1所述的方法，其中堆疊所述多個塊體以儲存能量包括：操作馬達以將所述塊體自較低海拔高度移動至較高海拔高度。
條款3、如任一前述條款所述的方法，其中將所述一個或多個塊體自所述較高海拔高度移動至所述較低海拔高度驅動發電機產生電。
條款4、如任一前述條款所述的方法，其中自所述較高海拔高度至所述較低海拔高度或自所述較低海拔高度至所述較高海拔高度移動所述一個或多個塊體包括：當在所述較低海拔高度與所述較高海拔高度之間進行運送的過程中在不改變所述塊體的定向的情況下移動所述一個或多個塊體。
條款5、如任一前述條款所述的方法，其中自所述較高海拔高度至所述較低海拔高度或自所述較低海拔高度至所述較高海拔高度移動所述一個或多個塊體包括：基於所述起重機的方位角的改變來移動所述一個或多個塊體。
條款6、如條款5所述的方法，其中將所述一個或多個塊體自所述較高海拔高度移動至所述較低海拔高度包括：將所述一個或多個塊體自遠離塔的位置移動至較靠近所述塔的位置。
條款7、如條款5所述的方法，其中將所述一個或多個塊體自所述較高海拔高度移動至所述較低海拔高度包括：將所述一個或多個塊體自較靠近塔的位置移動至遠離所述塔的位置。
條款8、如任一前述條款所述的方法，其中自所述較高海拔高度至所述較低海拔高度或自所述較低海拔高度至所述較高海拔高度移動所述一個或多個塊體包括：基於所述起重機的平移移動來將所述一個或多個塊體自一個位置移動至另一位置，其中所述起重機是安裝於第二多個塊體上的橋式起重機。
條款9、如任一前述條款所述的方法，其中將所述一個或多個塊體自所述較低海拔高度移動至所述較高海拔高度包括：將附接至起重機的相對懸臂的兩個塊體實質上同時地自所述較低海拔高度移動至所述較高海拔高度以使所述起重機上的力平衡。
條款10、如任一前述條款所述的方法，其中將所述一個或多個塊體自所述較高海拔高度移動至所述較低海拔高度包括：將附接至起重機的相對懸臂的兩個塊體實質上同時地自所述較高海拔高度移動至所述較低海拔高度以使所述起重機上的力平衡。
條款11、如任一前述條款所述的方法，其中堆疊所述多個塊體包括：定位具有第一拼貼圖案的第一塊體層並將第二塊體層定位於所述第一塊體層的頂部上，所述第二塊體層具有與所述第一拼貼圖案不同的第二拼貼圖案以阻止堆疊起來的塊體橫向移動或傾覆。
條款12、如任一前述條款所述的方法，其中堆疊所述多個塊體包括：對所述塊體中的每一者進行定位以使得其定向與所述塊體下方的兩個塊體成90度且接觸所述兩個塊體的至少一部分，以藉此使所述塊體交錯。
條款13、如任一前述條款所述的方法，其中將所述塊體自所述較低海拔高度移動至所述較高海拔高度以堆疊所述塊體包括：將所述塊體排列成層，以使得所述層中的一個或多個塊體相對於所述層中的鄰近塊體被定向成90度，以在所述層中的所述塊體彼此不接觸的情況下將所述塊體之間的空間最小化。
條款14、如任一前述條款所述的方法，其中將所述塊體自所述較低海拔高度移動至所述較高海拔高度以堆疊所述塊體包括：將所述塊體排列成層，以使得所述層中的一個或多個橫向鄰近塊體彼此不接觸以阻止在提升及降低所述塊體期間發生摩擦。
條款15、如任一前述條款所述的方法，其中自所述較高海拔高度至所述較低海拔高度或自所述較低海拔高度至所述較高海拔高度移動所述一個或多個塊體包括：自所述塊體的底表面支撐所述塊體。
條款16、一種能量儲存系統，包括： 多個塊體；以及 起重機，包括 框架， 電動馬達發電機， 一個或多個吊運車，可移動地耦合至所述框架， 纜線，可移動地耦合至所述一個或多個吊運車且可操作地耦合至所述電動馬達發電機，所述纜線被配置成可操作地耦合至所述多個塊體中的一者或多者， 其中可操作所述起重機以藉由將所述多個塊體中的一者或多者自較低海拔高度移動至較高海拔高度來將所述塊體彼此堆疊起來，以將與所述塊體的位能量對應的電能量儲存於所述塊體中，更可操作所述起重機以藉由在重力作用下將所述多個塊體中的一者或多者自較高海拔高度移動至較低海拔高度來拆解所述塊體，以產生與所述一個或多個塊體在自所述較高海拔高度至所述較低海拔高度移動時的動能量對應的電量。
條款17、如條款16所述的系統，其中一個或多個吊運車縮回所述纜線以將所述塊體中的一者或多者自所述較低海拔高度提升至所述較高海拔高度，且其中當延伸所述纜線時藉由在重力作用下將所述一個或多個塊體自所述較高海拔高度降低至所述較低海拔高度來使所述馬達發電機產生電。
條款18、如條款16至17中任一項所述的系統，其中所述框架包括塔及耦合至所述塔的多個懸臂，每一對懸臂在所述塔的相對側上延伸，所述一個或多個吊運車中的至少一者可移動地耦合至所述多個懸臂中的每一者。
條款19、如條款18所述的系統，其中所述多個懸臂是兩個懸臂。
條款20、如條款18所述的系統，其中所述多個懸臂是六個懸臂。
條款21、如條款20所述的系統，其中所述六個懸臂界定三對懸臂，每一對懸臂在所述塔的相對側上以不同的角定向延伸。
條款22、如條款16至21中任一項所述的系統，其中所述多個塊體包括第一多個塊體及第二多個塊體，對所述第一多個塊體進行排列以形成環繞空間的周邊防風結構以阻止所述空間暴露於風力，可操作所述起重機以將所述第二多個塊體移動於所述空間內來儲存電或產生電。
條款23、如條款22所述的系統，其中所述防風結構界定具有大體圓形形狀的周邊。
條款24、如條款22所述的系統，其中所述防風結構界定具有矩形形狀的周邊。
條款25、如條款24所述的系統，其中所述周邊具有正方形形狀。
條款26、如條款25所述的系統，其中所述框架界定懸橋，所述懸橋可移動地支撐於排列於所述防風結構的頂部上的軌道上，所述懸橋被配置成在第一方向上移動，且可移動地耦合至所述懸橋的所述一個或多個吊運車被配置成在與所述第一方向垂直的第二方向上移動。
條款27、如條款22所述的系統，更包括第三多個塊體，所述第三多個塊體在所述空間內界定一個或多個橫樑，所述一個或多個橫樑扶撐所述防風結構，所述空間被所述一個或多個橫樑劃分成一個或多個部分，所述第二多個塊體可在由所述防風結構限界的所述空間的所述一個或多個部分內移動。
條款28、如條款16至27中任一項所述的系統，更包括抓爪，所述抓爪耦合至所述纜線且被選擇性地致動以耦合至所述多個塊體中的一者或多者以提升及降低所述塊體。
條款29、如條款28所述的系統，其中所述抓爪包括一對臂，每一臂具有一個或多個槓桿，可在縮回位置與延伸位置之間致動所述一個或多個槓桿以藉此將所述槓桿耦合至所述塊體，所述縮回位置允許將所述臂降低穿過所述塊體的底端，所述延伸位置允許所述一個或多個槓桿延伸至所述塊體的所述底端中的一個或多個凹口中。
條款30、如條款28所述的系統，其中所述一對臂具有耦合至所述抓爪的橫樑的近端，所述一對臂彼此間隔開且平行地延伸至所述臂的遠端。
條款31、一種用於能量儲存與產生系統中的塊體，包括： 主體，包含混凝土，具有所述主體的長度大於寬度、所述寬度大於深度的矩形形狀，平坦小面互連所述主體的鄰近側，且一個或多個凹口位於所述主體的底表面上；以及 金屬板，附接至所述一個或多個凹口以在移動所述塊體期間阻止對所述塊體的磨損。
條款32、如條款31所述的塊體，其中所述主體具有所述長度對寬度對深度為4:2:1的縱橫比。
條款33、如條款31所述的塊體，其中所述主體具有所述長度對寬度對深度為3:2:1的縱橫比。
條款34、如條款31至33中任一項所述的塊體，其中所述主體具有大約4米的長度。
條款35、如條款31至34中任一項所述的塊體，其中所述平坦小面相對於所述主體的所述鄰近側以45度延伸。
條款36、如條款31至35中任一項所述的塊體，其中所述主體的重量介於20噸與55噸之間。
條款37、如條款31至36中任一項所述的塊體，其中所述主體沿著穿過所述塊體的所述寬度的第一中心平面及穿過所述塊體的所述深度的第二中心平面對稱。
條款38、如條款31至37中任一項所述的塊體，其中所述主體具有一個或多個鑽孔，所述一個或多個鑽孔自所述塊體的頂端處的一個或多個近端開口穿過所述塊體的所述長度延伸至所述塊體的底端處的一個或多個遠端開口，所述遠端開口與所述主體的所述底表面上的所述一個或多個凹口對齊。
條款39、如條款31至38中任一項所述的塊體，其中所述一個或多個鑽孔是一對間隔開的鑽孔，所述一對間隔開的鑽孔延伸穿過所述塊體的所述長度且沿著所述塊體的所述寬度及所述深度位於中心處。
條款40、如條款38所述的塊體，其中所述一個或多個近端開口具有錐形形狀。
條款41、如條款38所述的塊體，其中所述一個或多個遠端開口是階梯狀的，所述金屬板的至少一部分界定所述一個或多個遠端開口中的至少一者。
條款42、如條款38所述的塊體，更包括圍繞所述一個或多個近端開口嵌入於所述塊體中的金屬板，所述金屬板的至少一部分界定所述一個或多個近端開口的漸縮表面。
條款43、如條款31至42中任一項所述的塊體，其中所述主體包括混凝土外罩殼，所述混凝土外罩殼封閉不同材料的配重物團塊。
條款44、如條款31至43中任一項所述的塊體，其中所述塊體包括嵌入於所述混凝土中的鋼筋。
條款45、如條款31至44中任一項所述的塊體，其中所述塊體包括界定所述塊體的頂表面的頂部部分、界定所述塊體的周邊表面的中間部分及界定所述塊體的底表面的底部部分，所述頂部部分及所述底部部分包含具有相對較高的抗壓強度的高效能混凝土，且所述中間部分包含具有相對較低的抗壓強度的低級混凝土。
條款46、如條款45所述的塊體，其中所述頂部部分及所述底部部分包含抗壓強度為10兆帕至60兆帕的高效能混凝土，且所述中間部分包含抗壓強度為3兆帕至8兆帕的低級混凝土。
條款47、如條款45所述的塊體，更包括一個或多個加固層，所述一個或多個加固層位於所述塊體的所述頂部部分、所述中間部分及所述底部部分中的一者或多者中。
條款48、如條款47所述的塊體，其中所述一個或多個加固層包括結構鋼。
條款49、一種用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪，包括： 主體，包括 橫樑，可耦合至可由起重機操作的纜線， 一對臂，自所述橫樑向遠端延伸，以及 一個或多個槓桿，位於所述一對臂中的每一者的遠端部分中， 其中可在縮回位置與延伸位置之間致動所述一個或多個槓桿以藉此耦合至塊體，所述縮回位置允許將所述抓爪降低穿過所述塊體的底端，所述延伸位置允許所述一個或多個槓桿與所述塊體的所述底端嚙合。
條款50、如條款49所述的抓爪，更包括錐形遠端，所述錐形遠端附接至所述一對臂中的每一者，在穿過近端開口插入所述遠端期間所述錐形遠端允許所述臂相對於所述塊體的近端開口自動定心，所述錐形部分被配置成在所述抓爪耦合至所述塊體時延伸穿過所述塊體的底表面。
條款51、如條款50所述的抓爪，其中所述一個或多個槓桿是在靠近所述遠端的方位處圍繞所述臂中的每一者的遠端部分圓周地排列的多個槓桿。
條款52、如條款49至51中任一項所述的抓爪，其中所述一對臂中的每一者是管狀的。
條款53、如條款49至52中任一項所述的抓爪，其中在所述縮回位置中，所述一個或多個槓桿被定向成與所述臂的中心軸線平行。
條款54、如條款49至53中任一項所述的抓爪，其中在所述延伸位置中，所述一個或多個槓桿相對於所述臂向外樞轉以藉此穿過所述臂的側表面突出。
條款55、如條款54所述的抓爪，其中在所述延伸位置中，所述一個或多個槓桿向外樞轉且相對於所述臂的中心軸線以銳角延伸。
條款56、如條款55所述的抓爪，更包括彈簧加壓纜線總成，所述彈簧加壓纜線總成具有附接至所述一個或多個槓桿且附接至所述彈簧的一個或多個纜線，其中所述彈簧延伸會使得所述一個或多個槓桿向外樞轉至所述延伸位置中，且其中所述彈簧收縮會使得所述一個或多個槓桿向內樞轉至所述縮回位置中。
條款57、如條款49至56中任一項所述的抓爪，更包括超音波感測器，在將所述一個或多個槓桿耦合至塊體之前，可操作所述超音波感測器來感測所述一個或多個槓桿相對於所述塊體的位置。
條款58、如條款49至57中任一項所述的抓爪，更包括位於所述一對臂中的至少一者的所述遠端部分中的一個或多個孔口，所述一個或多個孔口與氣體供應源流體連通，可操作所述氣體供應源以在所述臂臨近所述塊體時經由所述一個或多個孔口將空氣輸送至所述塊體的頂表面上，以藉此在所述主體與所述塊體嚙合之前自所述塊體的所述頂表面移除灰塵及殘渣。
條款59、如條款49至58中任一項所述的抓爪，更包括一個或多個孔口，所述一個或多個孔口靠近所述一個或多個槓桿且與氣體供應源流體連通，在所述槓桿處於延伸位置中時，可操作所述氣體供應源以經由所述一個或多個孔口將空氣輸送至所述槓桿與所述一對臂之間的空間中，以藉此為所述空間清潔掉殘渣且允許所述一個或多個槓桿在所述縮回位置與所述延伸位置之間不受阻地移動。
條款60、如條款49至59中任一項所述的抓爪，更包括傳動總成，所述傳動總成包括：第一圓盤，固定至可旋轉地附接至所述橫樑的近端連接器；第二圓盤，附接至所述橫樑且可由電動馬達旋轉；鏈條，捲繞於所述第一圓盤及所述第二圓盤上且互連所述第一圓盤與所述第二圓盤。
條款61、如條款60所述的抓爪，其中所述傳動總成被配置成在與塊體解耦時使所述主體旋轉，所述電動馬達使所述第二圓盤相對於所述第一圓盤旋轉以使得所述主體的定向相對於所述近端連接器發生改變。
條款62、如條款60所述的抓爪，其中所述傳動總成被配置成在所述主體耦合至塊體時使所述主體旋轉以抵消可操作地耦合至所述近端連接器的起重機的至少一部分的旋轉，所述電動馬達使所述第二圓盤相對於所述第一圓盤旋轉以使得所述主體的定向相對於所述近端連接器發生改變，以使得耦合至所述主體的所述塊體維持其定向不變且經歷零矩。
條款63、一種操作抓爪以在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的方法，包括： 相對於塊體降低所述抓爪； 穿過所述塊體中的一對鑽孔插入所述抓爪的一對臂，直至所述一對臂的遠端自所述一對鑽孔突出為止； 將可移動地耦合至所述一對臂的一個或多個槓桿自縮回位置致動至延伸位置；以及 將所述一對鑽孔的凹入遠端表面與處於所述延伸位置中的所述一個或多個槓桿嚙合，以允許通過所述抓爪提升所述塊體。
條款64、如條款63所述的方法，更包括在將所述一對臂的一個或多個槓桿致動至所述延伸位置之前，通過超音波感測器感測所述一個或多個槓桿相對於所述塊體的位置。
條款65、如條款63至64中任一項所述的方法，其中穿過所述一對鑽孔插入所述一對臂包括：將所述一對臂的錐形端部插入至所述一對鑽孔中，在將所述一對臂插入於所述一對鑽孔中期間所述錐形端部使所述一對臂相對於所述一對鑽孔自動定心。
條款66、如條款63至65中任一項所述的方法，更包括將一定量的空氣自錐形端部輸送至一個或多個塊體的近端表面上，以清潔所述塊體的所述近端表面。
條款67、如條款63至66中任一項所述的抓爪，更包括當所述一個或多個槓桿處於延伸位置中時，將一定量的空氣輸送至所述槓桿與所述一對臂之間的空間，以藉此為所述空間清潔掉殘渣且允許所述一個或多個槓桿移動至所述延伸位置及所述縮回位置中的一者或兩者。
雖然已闡述了本發明的某些實施例，但該些實施例僅以舉例方式呈現，並不旨在限制本發明的範疇。事實上，本文中所述的新穎方法及系統可體現為各種其他形式。此外，可在不背離本發明精神的情況下對本文中所述的系統及方法做出各種省略、替代及改變。隨附申請專利範圍及其等效內容旨在涵蓋處於本發明的範疇及精神內的該些形式或潤飾。因此，僅藉由參考隨附申請專利範圍來界定本發明的範疇。
應理解，結合特定態樣、實施例或實例所述的特徵、材料、特性及群組可適用於本說明書中的此章節或別處所述的任何其他態樣、實施例或實例，除非與其不相容。此說明書（包括任何隨附申請專利範圍、摘要及圖式）中所揭露的所有特徵及/或此說明書中所揭露的任何方法或過程的所有步驟可組合於任何組合中，但該些特徵及/或步驟中的至少一些相互排斥的組合除外。保護並不限於任何前述實施例的細節。所述保護擴展至本說明書（包括任何隨附申請專利範圍、摘要及圖式）中所揭露的特徵中的任何新穎特徵或特徵的任何新穎組合，或擴展至本說明書中所揭露的任何方法或過程的步驟中的任何新穎或步驟的任何新穎組合。
此外，本發明在單獨實施方案的上下文中所述的某些特徵亦可以組合形式實施於單個實施方案中。反之，單個實施方案的上下文中所述的各種特徵亦可單獨地或以任何適合子組合形式實施於多個實施方案中。此外，儘管上文可將特徵闡述為以某些組合發揮作用，但在一些情形中可自所主張組合刪除所述組合的一個或多個特徵，且所述組合可被視為子組合或子組合的變化形式。
此外，雖然圖式中可按照特定次序繪示操作或說明書中按照特定次序闡述操作，但不必按照所示的特定次序或依序執行該些操作，亦不必執行所有操作來實現所期望結果。可將未繪示或未闡述的其他操作併入於示例性方法及過程中。舉例而言，可在所述操作之前、之後、與所述操作同時地或在所述操作中的任一者之間執行一個或多個額外操作。此外，可在其他實施方案中將所述操作重新排列或重新排序。熟習此項技術者將認識到，在一些實施例中，所說明及/或所揭露的過程中進行的實際步驟可與圖中所示步驟不同。根據實施例，可移除上文所述步驟中的某些，可添加其他步驟。此外，可以不同的方式組合上文所揭露的特定實施例的特徵及屬性以形成額外實施例，所有該些實施例皆在本發明的範疇內。此外，上文所述的實施方案中的各種系統組件的分離不應被理解為在所有實施方案中皆需要此種分離，且應理解通常可將所述組件及系統一起整合於單個產品中或封裝成多個產品。
就本發明而言，本文中闡述某些態樣、優勢及新穎特徵。根據任何特定實施例，所有該些優勢不一定皆可實現。因此，舉例而言，熟習此項技術者應認識到可體現或實施本發明以使得實現本文中所教示的一個優勢或一組優勢，但不一定實現本文中可教示或所提出的其他優勢。
諸如「可（can、could、might或may）」等條件性語言除非另有明確陳述或在所使用的上下文中另有其他理解，否則通常旨在傳達在某些實施例包括某些特徵、元件及/或步驟，而在其他實施例中並不包括該些特徵、元件及/或步驟。因此，無論任何特定實施例中是否包括或將執行所述特徵、元件及/或步驟，該些條件性語言通常並不旨在暗示一個或多個實施例絕對需要該些特徵、元件及/或步驟，且不旨在暗示一個或多個實施例一定包括有或沒有使用者輸入或提示的決策邏輯。
諸如片語「X、Y及Z中的至少一者」等連接語言除非另有明確陳述，否則在使用的上下文中通常應被理解為傳達項目、用語等可以是X、Y或Z。因此，該些連接語言通常並不旨在暗示某些實施例需要存在X中的至少一者、Y中的至少一者，及Z中的至少一者。
程度語言（諸如本文中所使用的用語「大約」、「約」、「大體上」及「實質上」）表示接近所述值、量或特性，仍執行所期望功能或實現所期望結果的值、量或特性。舉例而言，用語「大約」、「約」、「大體上」及「實質上」可指代與所述量相差在小於10%內、在小於5%內、在小於1%內、在小於0.1%內及在小於0.01%內的量。舉另一實例，在某些實施例中，用語「大體上平行」及「實質上平行」指代與完全平行的差距小於或等於15度、10度、5度、3度、1度或0.1度的值、量或特性。
本發明的範疇不旨在受在本說明書中的此章節中或別處具體揭露的較佳實施例限制，且可由本說明書中的此章節中或別處所呈現的或稍後所呈現的申請專利範圍界定。申請專利範圍的語言應基於申請專利範圍中所採用的語言加以廣義地闡釋且不受本說明書中或在申請案起訴期間所述的實例限制，所述實例應被解釋為非排他性的。
100、100A、100G:能量儲存系統/系統 100H、100I、100J、100K、100L、100M、100N、100P:能量儲存系統 101、101G:起重機 102:塔 103G:輪 104:懸臂/第一懸臂/第二懸臂 104A、104B、104C、104D、104E、104F:懸臂 104G:懸橋 105:部分 106、106G:吊運車 108、108A、108B、108G、553:纜線 110:支撐纜線 120:馬達-發電機 125:變頻驅動器 130:電力網/電網 150、150’:塊體 151:頂部部分 151A:頂表面 151B:漸縮表面/錐形表面 151C:周邊斜削表面 152:中間部分 152A:周邊表面 152A1:前表面/後表面 152A2:左側表面/右側表面 152A3:小面表面 153:底部部分/基座 153A、551F:底表面 153B:梯形表面/凹入遠端表面 154:配重物團塊/承重填充材料 155:加固層 156、156A、156B:近端開口 157、157A、157B:鑽孔 158、158A、158B:遠端開口 159A、159B:金屬支撐件/加固件 159C:內表面/凸肩表面 500:抓爪/抓爪機構 502:近端 504:遠端 505:近端連接器 510:峰值 511:通道 520:消耗動力 522、532:馬達/電動馬達 523:飛輪/反作用輪 525:傳動總成 526:第一圓盤/齒輪 527:鏈條/纜線/帶 528:第二圓盤/齒輪 529:馬達 530、920、920G:橫樑 531:電動系統 531A:氣動系統 531B:電磁系統 532A:壓縮機 532B:電磁體 534A:活塞 534B:金屬部分 535:滑輪總成 536:框架 537、552:滑輪 538:托架 540、540A、540B:臂 540C:外直徑 550、550A、550B:鎖定機構 550C:主體 550D、551E:外表面 550E:有角度表面 550F、551G:內表面 551:槓桿 551A:樞軸關節 551B:尖端 551C、551D:有角度近端表面 555:遠端連接器 556:彈簧 557:近端連接器 558:纜線/致動纜線 570、570A、570B:自動定心端 600、650:方法 610、620、630、640、660、670、680:操作 700:第一層 800:第二層 900、900G:塔/堆疊 902G:軌道 910、910G:防風結構 930、930G:能量儲存總成 A、B、C、D、E、F、G、H、I、J:塊體 d:深度 g:間隙 L:長度 P1、P2:部分 S:罩殼 S1、S2:空間 t1、t2:厚度 W:寬度 Z:軸線
圖1至圖3是示例性能量儲存系統的示意圖。 圖4是能量儲存系統隨時間輸出的輸出電力的示意圖。 圖5是具有圓形塔形式的能量儲存系統的部分立體圖。 圖6A是處於一種操作配置中的具有圓形塔形式的能量儲存系統的立體圖，所述能量儲存系統具有多個懸臂。 圖6B是圖6A中所示圓形塔的剖視圖。 圖6C是處於另一操作配置中的圖6A所示能量儲存系統的立體圖。 圖6D是圖6C中所示圓形塔的剖視圖。 圖6E是圖6C所示能量儲存系統的部分立體圖。 圖7A是處於一種操作配置中具有正方形塔形式的能量儲存系統的立體圖，所述能量儲存系統具有高架橋式起重機。 圖7B是圖7A中所示正方形塔的剖視圖。 圖7C是處於另一操作配置中的圖7A所示能量儲存系統的立體圖。 圖7D是圖7C中所示正方形塔的剖視圖。 圖8A至圖8H是具有高架橋式起重機的能量儲存系統的俯視示意圖。 圖9是具有高架橋式起重機的能量儲存系統的部分側視示意圖。 圖10A是能量儲存系統中的第一塊體層的示意圖。 圖10B是能量儲存系統中設置於第一塊體層上方的第二塊體層的示意圖。 圖10C是彼此疊加的圖10A至圖10B中所示第一塊體層與第二塊體層的示意圖。 圖11A是靠近彼此的一對塊體的立體俯視示意圖。 圖11B是圖11A中所示一對塊體的立體仰視示意圖。 圖12A是三個塊體的立體俯視示意圖，一個塊體堆疊於另外兩個塊體之上。 圖12B是圖12A中所示塊體的俯視示意圖。 圖13A是圖12A中所示塊體的剖視圖。 圖13B是圖12A中所示塊體的另一剖視圖。 圖13C是圖13A中所示塊體的部分P1、P2的放大剖視圖。 圖14A是抓爪的立體仰視圖。 圖14B是圖14A中所示抓爪的立體俯視圖。 圖14C是槓桿處於縮回位置中的穿過塊體的抓爪的部分剖視圖。 圖14D是槓桿處於縮回位置中的延伸穿過塊體的抓爪的部分剖視圖。 圖14E是槓桿處於延伸位置中的抓爪的部分剖視圖。 圖14F是槓桿處於延伸位置中且與塊體嚙合的抓爪的部分剖視圖。 圖14G是延伸穿過塊體的抓爪的俯視立體圖。 圖14H是延伸穿過塊體的抓爪的仰視立體圖，其中槓桿處於延伸位置中且與塊體嚙合。 圖14I是抓爪的操作系統的示意性方塊圖。 圖14J是抓爪的另一操作系統的示意性方塊圖。 圖14K是抓爪的另一操作系統的示意性方塊圖。 圖14L是附接至滑輪總成的抓爪的部分截面圖。 圖15是操作抓爪的方法的示意性方塊圖。 圖16是操作能量儲存系統的方法的示意性方塊圖。 圖17是能量儲存系統與電力網之間的電力介面的示意性方塊圖。
100:能量儲存系統/系統
101:起重機
102:塔
104:懸臂
105:部分
106:吊運車
108:纜線
110:支撐纜線
120:馬達-發電機
150:塊體
Z:軸線

Claims (19)

  1. 一種用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪，包括：主體，包括橫樑，可耦合至可由起重機操作的纜線，一對臂，自所述橫樑向遠端延伸，以及一個或多個槓桿，位於所述一對臂中的每一者的遠端部分中，其中可在縮回位置與延伸位置之間致動所述一個或多個槓桿以藉此耦合至塊體，所述縮回位置允許將所述抓爪降低穿過所述塊體的底端，所述延伸位置允許所述一個或多個槓桿與所述塊體的所述底端嚙合。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪，更包括自動定心端，所述自動定心端附接至所述一對臂中的每一者，在所述自動定心端插入穿過所述塊體的近端開口期間所述自動定心端允許所述一對臂相對於所述塊體的所述近端開口自動定心，所述自動定心端被配置成在所述抓爪耦合至所述塊體時延伸穿過所述塊體的底表面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪，其中所述一個或多個槓桿是在靠近所述自動定心端的方位處圍繞所述一對臂中的每一者的所述遠端部分圓周地排列的多個槓桿。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪，其中所述一對臂中的每一者是管狀的。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪，其中在所述縮回位置中，所述一個或多個槓桿被定向成與所述一對臂的中心軸線平行。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪，其中在所述延伸位置中，所述一個或多個槓桿相對於所述一對臂向外樞轉以藉此穿過所述一對臂的側表面突出。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪，其中在所述延伸位置中，所述一個或多個槓桿向外樞轉且相對於所述一對臂的中心軸線以銳角延伸。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪，更包括彈簧加壓纜線總成，所述彈簧加壓纜線總成具有附接至所述一個或多個槓桿且附接至所述彈簧加壓纜線總成的彈簧的一個或多個纜線，其中所述彈簧延伸會使得所述一個或多個槓桿向外樞轉至所述延伸位置中，且其中所述彈簧收縮會使得所述一個或多個槓桿向內樞轉至所述縮回位置中。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的用於在能量儲存與產 生系統中提升及降低塊體的抓爪，更包括超音波感測器，在將所述一個或多個槓桿耦合至所述塊體之前，可操作所述超音波感測器來感測所述一個或多個槓桿相對於所述塊體的位置。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪，更包括位於所述一對臂中的至少一者的所述遠端部分中的一個或多個孔口，所述一個或多個孔口與氣體供應源流體連通，可操作所述氣體供應源以在所述一對臂臨近所述塊體時經由所述一個或多個孔口將空氣輸送至所述塊體的頂表面上，以藉此在所述主體與所述塊體嚙合之前自所述塊體的所述頂表面移除灰塵及殘渣。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪，更包括一個或多個孔口，所述一個或多個孔口靠近所述一個或多個槓桿且與氣體供應源流體連通，在所述一個或多個槓桿處於所述延伸位置中時，可操作所述氣體供應源以經由所述一個或多個孔口將空氣輸送至所述一個或多個槓桿與所述一對臂之間的空間中，以藉此為所述空間清潔掉殘渣且允許所述一個或多個槓桿在所述縮回位置與所述延伸位置之間不受阻地移動。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪，更包括傳動總成，所述傳動總成包括：第一圓盤，固定至可旋轉地附接至所述橫樑的近端連接器；第二圓盤，附接至所述橫樑且可由電動馬達旋轉；鏈條，捲 繞於所述第一圓盤及所述第二圓盤上且互連所述第一圓盤與所述第二圓盤。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪，其中所述傳動總成被配置成在與所述塊體解耦時使所述主體旋轉，所述電動馬達使所述第二圓盤相對於所述第一圓盤旋轉以使得所述主體的定向相對於所述近端連接器發生改變。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的用於在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的抓爪，其中所述傳動總成被配置成在所述主體耦合至所述塊體時使所述主體旋轉以抵消可操作地耦合至所述近端連接器的起重機的至少一部分的旋轉，所述電動馬達使所述第二圓盤相對於所述第一圓盤旋轉以使得所述主體的定向相對於所述近端連接器發生改變，以使得耦合至所述主體的所述塊體維持其定向不變且經歷零矩。
  15. 一種操作抓爪以在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的方法，包括：相對於塊體降低抓爪；穿過所述塊體中的一對鑽孔插入所述抓爪的一對臂，直至所述一對臂的遠端自所述一對鑽孔突出為止；將可移動地耦合至所述一對臂的一個或多個槓桿自縮回位置致動至延伸位置；以及將所述一對鑽孔的凹入遠端表面與處於所述延伸位置中的所 述一個或多個槓桿嚙合，以允許通過所述抓爪提升所述塊體。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的操作抓爪以在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的方法，更包括在將所述一對臂的所述一個或多個槓桿致動至所述延伸位置之前，通過超音波感測器感測所述一個或多個槓桿相對於所述塊體的位置。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的操作抓爪以在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的方法，其中穿過所述一對鑽孔插入所述一對臂包括：將所述一對臂的錐形端部插入至所述一對鑽孔中，在將所述一對臂插入於所述一對鑽孔中期間所述錐形端部使所述一對臂相對於所述一對鑽孔自動定心。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的操作抓爪以在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的方法，更包括將一定量的空氣自錐形端部輸送至一個或多個塊體的近端表面上，以清潔所述塊體的所述近端表面。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的操作抓爪以在能量儲存與產生系統中提升及降低塊體的方法，更包括當所述一個或多個槓桿處於所述延伸位置中時，將一定量的空氣輸送至所述一個或多個槓桿與所述一對臂之間的空間，以藉此為所述空間清潔掉殘渣且允許所述一個或多個槓桿移動至所述延伸位置及所述縮回位置中的一者或兩者。
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