WO2020040717A1 - Method for accumulating and recuperating electrical energy - Google Patents

Method for accumulating and recuperating electrical energy Download PDF

Info

Publication number
WO2020040717A1
WO2020040717A1 PCT/UA2019/000108 UA2019000108W WO2020040717A1 WO 2020040717 A1 WO2020040717 A1 WO 2020040717A1 UA 2019000108 W UA2019000108 W UA 2019000108W WO 2020040717 A1 WO2020040717 A1 WO 2020040717A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
energy
gta
electric
working
lifting
Prior art date
Application number
PCT/UA2019/000108
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Сергей Леонтьевич ОСИПОВ
Original Assignee
Сергей Леонтьевич ОСИПОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Леонтьевич ОСИПОВ filed Critical Сергей Леонтьевич ОСИПОВ
Publication of WO2020040717A1 publication Critical patent/WO2020040717A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61CLOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B61C17/06Power storing devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G63/00Transferring or trans-shipping at storage areas, railway yards or harbours or in opening mining cuts; Marshalling yard installations
    • B65G63/02Transferring or trans-shipping at storage areas, railway yards or harbours or in opening mining cuts; Marshalling yard installations with essentially horizontal transit otherwise than by bridge
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G63/00Transferring or trans-shipping at storage areas, railway yards or harbours or in opening mining cuts; Marshalling yard installations
    • B65G63/06Transferring or trans-shipping at storage areas, railway yards or harbours or in opening mining cuts; Marshalling yard installations with essentially-vertical transit
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66BELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B7/00Other common features of elevators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66FHOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F7/00Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts
    • B66F7/02Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts with platforms suspended from ropes, cables, or chains or screws and movable along pillars
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66FHOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F7/00Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts
    • B66F7/10Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts with platforms supported directly by jacks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66FHOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F7/00Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts
    • B66F7/28Constructional details, e.g. end stops, pivoting supporting members, sliding runners adjustable to load dimensions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66FHOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66FHOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/07Floor-to-roof stacking devices, e.g. "stacker cranes", "retrievers"
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66FHOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075Constructional features or details
    • B66F9/12Platforms; Forks; Other load supporting or gripping members
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66FHOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075Constructional features or details
    • B66F9/20Means for actuating or controlling masts, platforms, or forks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G3/00Other motors, e.g. gravity or inertia motors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T30/00Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance

Definitions

  • a method of increasing energy efficiency and productivity of the processes of accumulation and reproduction of electricity in energy storage systems of the gravitational principle of action, which use solid mass for storage, storage and reproduction of electricity (hereinafter - the Method).
  • the method relates to energy and is intended for use in industrial systems that use solid mass (hereinafter referred to as gravitational solid-state batteries - GTA) for the storage of electricity, long-term storage and its reproduction.
  • the proposed method is proposed for use in the design and operation of the GTA, which will provide the ability to connect the GTA to the external network due to the solution of the problem of mutual adaptation to significant fluctuations in the electrical load, will provide an acceptable level of efficiency, and will lead to an improvement in the key production characteristics of the GTA, and this, accordingly, will open prospects for industrial use of GTA.
  • this parameter will allow the use of GTA not only for balancing energy systems, managing the schedule for electricity consumption in energy systems where technical requirements allow a slow reaction, and will have the ability to provide autonomous operation of decentralized energy systems for generating pure energy, which eyut highest load fluctuations do not coincide in the production and consumption of electricity and require rapid response to changes in electrical load.
  • PSPP provides 99% of the electric power storage capacity. Technologies such as lithium-ion batteries have to be used for stationary energy storage systems, since their life ends long before the cost of returning on these storage systems, or they require setting unacceptably expensive tariffs. GTA is not industrially used.
  • WO 2013050343 A2 proposes several GTA configuration options, each of which uses different configurations. equipment and methods of their interaction. Below are only those variants of GTA devices, of which WO 2013050343 A2 is indicated in the document, which are the closest analogues, that is, they provide for processes that can be improved by the Method:
  • While the generator (22) is driven through a control device (26) and can be connected via a switch (27) in the network (29), which distributes in the restored energy to the electricity distribution network, and at the ends of the tracks (5) there are loading and unloading facilities (6.7) and transport and storage facilities (8.9) for artificial blocks (1), while the generator (22) is driven through the control device (26) and can be connected via a switch (27) in the network (29), which distributes the recovered energy to the electricity distribution network, and at the ends of the tracks (5) there are loading and unloading means (6.7) and transport and storage facilities (8.9) for artificial blocks (1).
  • (Clause 4.) A system for storing and extracting electric energy according to Claim 3, characterized in that the mass of the platform (31) is balanced by a counterweight, thereby setting the energy necessary for the mass of the vehicle (31) to move to zero.
  • (Clause 17.) A system for storing and extracting electrical energy using one of claims 2-8, 10-13 and 16, characterized in that at the storage positions (2,3) of the subway platform (171) formed from the intermediate space , in which the cranes (172) move along the paths (173), and the cranes are equipped with loader cars (174), which are raised and lowered by hydraulic cylinders (175) and have forks (176) that enter the nests (17) 177), to raise artificial blocks (178), in As a result, at the storage stage, the cranes (172) lift the blocks (178) from the position in which the vehicle lowers it and moves it along another block, which is stored and sets so that parallel rows in height can be formed, and the opposite the process runs during the boot phase.
  • GTAs are intended for balancing power systems and managing a power consumption schedule.
  • Energy accumulation in the GTA occurs due to the accumulation of potential energy of the raised mass of the solid, and energy reproduction occurs due to the conversion of the kinetic energy of the mass of the solid, which is lowered by gravity.
  • the GTA provides for the use of a shuttle transport scheme for many working cargoes by means of a lifting vehicle, for which logistics systems of the lower and upper horizons are being arranged.
  • the scheme of shuttle movement of goods in the GTA is fully mechanized and has a high degree of adaptability to full automation.
  • electrical machines are connected to the consumption of electrical energy, converting electrical energy into mechanical work aimed at shuttling the movement of working loads, and during generation (when lowering the working load) mechanical work is transferred to electric machines for generation.
  • the GTA performs energy storage cycles, which consist of three technological processes that consume electricity: two technological processes provide logistics for the movement of working loads at different storage height horizons and a process built-in between them to lift these cargoes from a lower height horizon to an upper height horizon.
  • the GTA energy generation cycle consists of two processes that consume electricity, provide logistics for the movement of working loads at different elevation horizons and an energy-generating process for lowering working loads built between them by the electric drive of a lifting vehicle, where kinetic energy is converted into electrical energy.
  • GTA has designs, mechanisms and equipment in accordance with the indicated processes of accumulation and reproduction of electricity.
  • Technical modeling and analysis of options for the processes of accumulation and reproduction of electricity proposed in document WO 2013050343 A2 is performed based on an assessment of operating conditions. Accordingly, the energy efficiency of technical and technological solutions will be analyzed in terms of their impact on the efficiency of the system as a whole. Attention will also be paid to technical indicators that determine the performance parameters and technical feasibility of simultaneously using the installed capacity of the entire system and the response time of the system to changes in electrical load.
  • GTA reaction should be provided with the technical ability to accordingly quickly change the volumes of accumulation, or energy generation per unit time, in wide ranges of load changes, up to transitions from the accumulation mode to the generation mode and vice versa.
  • GTA electric machines produce a high outgoing level of load fluctuations, because when performing cycles, an intermittent connection sequence of electrical machines with different loads should be performed, and this factor makes additional changes in loads in conditions of intermittent operating modes.
  • Variable factors play a decisive role in the ability of the GTA to satisfy the technical requirements of the external network for the connection, given the essential parameters of the amplitude of the short-term oscillations of the GTA load. This raises the question in general to the possibility of connecting the GTA to an external network. Also, this factor is decisive for ensuring an acceptable level of GTA energy consumption as when performing cycles accumulation, and when performing cycles of reproduction of electricity.
  • Operation of a gas turbine is accompanied by an intermittent sequence of connecting electrical machines having different parameters of electric load, each of which has a significant dynamics of changes in load consumption in intermittently operating modes.
  • Each connection and disconnection of electrical machines is accompanied by short-term load fluctuations with a significant amplitude, which is accordingly transmitted to an external network. This provides the most difficult or unacceptable technical conditions for connecting the GTA to an external network.
  • GTA provides the operation of electrical machines in intermittent modes. In these modes, a significant proportion of energy consumption is accounted for by transients of the electric drive, energy loss at the starting, accelerating and braking modes, inertia of the electric motor or generator, which significantly correlates to a decrease in the efficiency of electric machines.
  • the maximum value of the efficiency is achieved only when the electric machines are in nominal conditions. Reducing the incoming load on the terminals of electric motors during the cycle of lifting the working load reduces the moment of force on the rotor of the electric motor, which leads to a decrease in the lifting speed of the working load up to a complete stop.
  • An interrupted cycle, raising the working load, or slowing down the lifting speed also requires repeating the operating cycles of the electric motor - starting, starting, accelerating or braking, which leads to significant additional energy consumption during the operation of electric cars.
  • Reducing the outgoing load on the terminals of the generator during the generation cycle leads to changes in the parameters of the mechanical resistance that the generator creates and thus the working load starts to accelerate, while simultaneously accelerating the torque of the generator rotor.
  • the brake mode To prevent a breakdown, the brake mode must be applied to the free fall of the working load and the occurrence of an accident. In the absence of a sufficient level of power consumption load, all braking modes are performed only mechanically with loss (utilization) of energy. During the braking mode, the kinetic energy that the mass of the working load transmits is distributed between the generator and the braking system. The more braking force falls on mechanical brake systems - the less energy the generator receives. The deviation from the parameters of the moment of force that is transmitted to the generator is a deviation from the nominal operating mode of the generator. Energy losses occur both due to mechanical energy losses, and also due to a drop in the efficiency of the generator, which in this situation is operated outside the nominal mode. The interrupted cycle of lowering the working load also requires a repetition of the start-up modes of the generator with additional energy losses. In addition, each change in the rotational moments of the rotor of electric machines, their stopping and starting produce inertial energy losses.
  • the response time factor of the system to load fluctuations was not considered in WO 2013050343 A2.
  • the usual indicator of the time for which mechanical systems of the corresponding power respond to the demand for the load of the external power supply is from 30 to 300 seconds.
  • FIG. 1 Connection diagram for GTA and backup system.
  • FIG. 2 Landscape diagram, when it is advisable to use a device for lifting vertical loads.
  • FIG. 3 Landscape diagram, when it is advisable to use a device for lifting loads of inclined design.
  • FIG. 4 Loading platform of a lifting vehicle
  • FIG. 5 Regulation of the angle of inclination of rail tracks on the upper and lower horizons.
  • FIG. 6 Multi-motor drive
  • This electric power is received by the DC battery pack with existing load parameters and transferred further with load parameters optimal for the receiving system, while part of the electric energy that was not transferred for storage to the DC battery pack (4) is transmitted directly from the transmitter to the receiver system.
  • the GTA (6) and the external network can be a transmitting or receiving system.
  • the energy reserve and storage capacity reserve of the DC battery pack (4) provide instant load balancing and ensure the operation of electric GTA machines in nominal conditions.
  • the DC battery pack (4) constantly saves the amount of electric energy sufficient to power the emergency GTA systems (6) and, in the event of an emergency, provides emergency systems with this energy.
  • Moving working loads (18) at different height horizons is carried out only on a slope, for which before each new cycle, which involves changing the direction of transportation of working loads (18), the electrically conductive jacks changing the angle of inclination of the rail track (17) change the angle of inclination of the rail tracks (15) to create a slope in the direction of movement of the movement of working loads (18).
  • the rail loader (19) begins to carry out the movement of working loads (18).
  • the rail loader (19) always receives, transports and sets the working load (18) at a given horizontal height, with a maximum amplitude of height change of up to 15 centimeters.
  • Stacking of working loads (18) is carried out by simple installation - one load is installed on another.
  • the accelerated movement of an unloaded cargo platform (11) is performed by a separate accelerated lift motor (42), which, through a device that changes the torque (chain star gear or gearbox), is combined with the chain drive sprocket coupling (37) with a winch drum shaft ( 45) multi-motor electric hoisting vehicle.
  • a separate accelerated lift motor (42) which, through a device that changes the torque (chain star gear or gearbox), is combined with the chain drive sprocket coupling (37) with a winch drum shaft ( 45) multi-motor electric hoisting vehicle.
  • This ensures a high rotation speed of the winch drums (40), which with the help of fixed cables (41) having a multidirectional winding direction move the cargo platform (11) and the counterweight (13), which balances the weight of the cargo platform (1 1).
  • the electric coupling (36) disconnects the shafts of other electric machines of the electric drive of the lifting vehicle.
  • the GTA must be provided with basic structural and technical solutions and have equipment that is offered in the well-known GTA technologies.
  • the GTA has an energy system connected to an external electric network (1), which has an electric power transmission system (5), an automated process control system (ACS TP) (2), devices for switching and controlling the transmission of electric energy from an external energy network to the GTA (6) and in the opposite direction from the GTA (6) to the external power grid.
  • GTAs are made as separate units combined with power lines (5) and systems (2) in a single complex.
  • GTA has a calculated number of individual blocks.
  • Each GTA unit has a lift a vehicle (9) of vertical or inclined design, which technologically connect the lower and upper platforms for storing and moving working loads.
  • Each of these sites is equipped with a section of rail tracks (15) adjacent to the lifting vehicle (9).
  • Each section of rail tracks (15) must be equipped with an automated rail loader (19) such as a gantry crane, which in turn must be equipped with electric drive mechanisms for moving and mechanisms for capturing, raising and lowering working loads.
  • Each lifting vehicle (9) must be equipped with a counterweight (13), a set of working loads (18).
  • Working loads (18) must have grooves that are geometrically consistent with the mechanisms for gripping, raising and lowering cargo of rail loaders (19). All mechanisms of the system and devices must be equipped and connected to the power supply systems of electric drives, to the automatic control systems of all devices and mechanisms that are connected to the control system (2).
  • the GTA system must be provided with additional structural and technical solutions and have additional equipment: a system for balancing the electrical load of GTA electric machines and instantaneous balancing of incoming and outgoing power, which includes a block of DC batteries (4) with a device for converting AC to DC and vice versa (3) and a control and automatic control system for the battery.
  • the design of each lifting vehicle (9) must exceed the level of horizontal projection of the height of the upper tier of working loads (20).
  • Each lifting vehicle is equipped with a multi-engine electric drive (10).
  • Cargo platforms (11) of lifting vehicles (9) are provided with platforms for horizontal movement of goods (12) which, in turn, have elements for fixing the height horizon in loading / unloading modes of the cargo platform (28).
  • Rail loaders (19) are equipped with counterparts of the elements for fixing the height horizon in the loading / unloading modes of the cargo platform (11).
  • Rail tracks (15) are mounted on stiffeners (16), which are mounted on electrically conductive jacks to change the angle of inclination of the rail track (17).
  • Each lifting vehicle (9) is equipped with a hybrid multi-motor electric drive (U), which consists of three or more elements - the shaft of the generator (34), the shaft of a pair of electric machines (or the shafts of several pairs of reversible electric machines) that provide lifting of working loads (44) and shaft winch drums (45).
  • Each individual shaft is fitted with shaft bearings (33).
  • Shafts are interconnected by electro couplings (36).
  • the generator shaft (34) is rigidly connected to the generator rotor or sequentially connects the rotors of two generators, while the total installed power of the two generators
  • the shaft of a pair of electric machines that provide lifting of working loads (44) rigidly connects sequentially sequentially installed rotors of a pair of electric machines that provide lifting of working loads (38).
  • Winch drums (40) are rigidly mounted on the shaft of the winch drums (45).
  • One winch drum is connected by lifting cables (41) to the loading platform (11), and the second winch drum (41) is connected by cables to the counterweight (13).
  • the counterweight (13) of the sloping vehicle (9) of the inclined embodiment has a counterbalance travel line (21) and counterweight wheels (22).
  • Counterweight cables and cargo platform cables (41) have opposite directions of winding onto winch drums
  • the shaft of the winch drums (45) is equipped with an electrofusion coupling, which provides a connection to the chain sprocket (37), which receives torque from the accelerated lift motor (35).
  • the GTA must be equipped with an emergency electromechanical brake system.
  • GTA is designed for specified parameters, taking into account the parameters of the rated operation of each GTA unit during energy storage and reproduction. The calculation is based on the parameters of the combination of capacities of individual GTA units. The variability of power modes of individual GTA units is taken into account.
  • the algorithms of the automated process control system of the automatic process control system (2) of the gas turbine are calculated and executed only on the basis of the parameters for the complete completion by each separate gas turbine unit (6) of each full cycle of movement of an individual workload (18), which, according to the purpose of the cycle, provides either accumulation of an appropriate amount of energy, or its reproduction.
  • This condition is one of the key requirements for the design of GTA (6). Since the application of the Method, through the use of a block of DC batteries (4), makes it possible to constantly have and use the accumulated energy reserve and spare capacity reserve for energy consumption for storage, this technical solution allows using this operational reserve of capacities for simultaneous balancing of external network power and GTA.
  • the operating conditions of the GTA (6) incorporated into the ACS TP algorithm (2), completely exclude the possibility of intermediate stops during the full cycle.
  • the automatic process control system (2) in a given algorithm provides the connection of GTA systems and actuators (6).
  • the algorithm laid down in the industrial control system (2) uses statistical indicators of the real-time load and calculates and gives signals for connecting to the use of the calculated power (individual units) of the GTA (6), ensures the minimum use of reserve capacities taking into account the above-mentioned technical conditions for the operation of the GTA (6) .
  • the DC battery pack (4) which is connected to the power supply line (5) through the AC to DC converter and vice versa (3), which connects the GTA to an external power supply network (1).
  • the DC battery pack (4) in combination with the AC to DC conversion device (3) and the control and automatic control system for this battery (7), as well as the backup system communication network (8) are hereinafter referred to as backup system.
  • the backup system can be used in buffer, compensation, or in combined modes.
  • buffer mode the backup system must use a block of DC batteries (4) of greater total power and capacity.
  • the circuit for connecting to electric networks is used, when all the load on the external network (1) is supplied to the intermediate storage system in the backup system, and then from the backup system, in the optimal mode for the GTA (6), the load is transferred to the storage system in the GTA (6) ) That is, while part of the accumulating capacities of the backup system receives energy from the external network, another part provides energy for the GTA, and thus part of the accumulating capacities of the backup system, changing the phases of energy storage and delivery, provide energy storage of the GTA (6).
  • the capacity and capacity of the backup system can be up to 10 or more percent of the power and capacity of the GTA, and the super-intensive mode of operation of the backup system can negatively affect the battery life backup system (4).
  • the backup system of much lower power and storage capacity can be used in compensation mode, that is, a connection scheme to electric networks is used when the bulk of the load is transferred directly from the external network (1) to the GTA (6) or in the opposite direction (depending on the execution of the cycle accumulation or generation), and only surplus loads and volumes of electric energy are sent to the backup system for storage to maintain the operational balance of the backup system.
  • the control system and automatic control of DC batteries (7) constantly, in real time, maintains a balance of the filled and free capacities of the DC battery pack (4), provides instant removal of short-term excess power, or delivers energy instantly to cover short-term power failures .
  • the backup system which has the technical ability to work in the buffer mode, has two algorithms for using the buffer mode and the compensation mode, while it has the technical ability to use one or another scheme for connecting to electric networks.
  • the electric machines of the GTA unit (6) which is determined by the ACS TP system (2) for performing the energy storage process according to a certain algorithm, provide the execution of functions by controlling the drives of the corresponding mechanisms, equipment, devices, etc. This is done as follows: the electrically conductive jacks of changing the angle of inclination of the rail track (17) provide the angle of inclination of the rail tracks of the lower and upper horizons of the GTA units (6), which are involved in performing energy storage cycles. During accumulation, the angle of inclination of the rail tracks provides a bias in the lower horizon - towards the lifting vehicle (9), and on the upper horizon - from the lifting vehicle (9).
  • a rail loader (19) lifts a certain working load (18), raises it by 3-5 cm and carries it to a lifting vehicle (9).
  • the loading platform (11) is fixed with a mechanical brake (43) at the height of the stack tier from which the working load is transported.
  • the electric drive of the platform for horizontal movement of working loads (26) provides extension of the platform for horizontal movement of working loads (12) and provides mechanical articulation with the design of the rail loader (19), which was loaded with a working load (18) and installed in a specific place for transferring the working load (18) )
  • a rail loader (19) lowers the lifting mechanisms, the working load (18) is installed on the platform for horizontal movement of working loads (26), which moves to a certain position on the loading platform (11) and is disconnected from the rail loader (19).
  • the process of moving an unloaded cargo platform (11) to perform the next cycle of loading and moving the working load (18) occurs at an increased speed, in an energy-saving mode.
  • This movement is carried out by an accelerated lift electric motor (42), which, using its own drive (chain or belt drive, etc.), transmits torque to the drive sprocket of the accelerated lift electric motor (35), which is combined with the help of the chain drive sprocket coupling (37) with a winch drum shaft (45).
  • the rotation of the winch drums (40) to which the counterweight cables and the cargo platform cables (41) are attached which have a multidirectional winding direction, move the cargo platform (11) simultaneously with the counterweight (13), which balances the weight of the cargo platform (11).
  • the electric coupling (36) disconnects all other electric drive shafts of the lifting vehicle.
  • the counterweight movement line (21) is equipped, and the counterweight (13) is equipped with counterweight wheels (22).
  • the electric machines of the GTA unit (6) which is determined by the automatic process control system (2), perform the same sequence of actions to perform the energy reproduction process, but in the opposite direction, with the exception of some changes in the constituent processes.
  • the angle of inclination of the rail tracks provides a bias on the lower horizon - from the lifting vehicle (9), and on the upper horizon - towards the lifting vehicle (9).
  • the generator shaft (34) with the help of an electrofusion coupling (36) is combined with the shaft of the winch drums (45). Other electrical couplings (36) disconnect all other shafts.
  • the nominal parameters of the generator (a reversible electric machine, switched to the generator mode) are designed to create a given mechanical load at rated electric load, which ensures a constant speed of the loaded cargo platform down and thus the Method ensures a cycle with a clear correspondence of the electric parameters load, the generator almost from the beginning of the movement goes into the nominal mode of operation, which positively affects the efficiency.
  • braking is performed. Braking is performed by additional mechanical load, which is created by connecting additional generated power. This process is carried out by connecting to the work during braking additional electric machines that operate in a generator mode and have a calculated electrical load.
  • either a generator of a pair of electric machines on one shaft or an additional connection of additional electric machines that are mounted on a separate shaft by an electromuft (36) can be connected.
  • the required configuration of electric machines is created, which are connected to the shaft of the winch drums (45) and create the specified parameters of the mechanical load.
  • one of the electric machines involved is put into the braking mode. After the cargo platform (11) is completely stopped, the height determined by the automated process control system (2), the position of the cargo platform (1 1) is fixed by a mechanical brake (43) and the process of unloading the working load (18) begins.
  • the technical result of the invented Method is the solution of technical problems that are formulated in the terms of reference - the problem of the mismatch of the amplitude of the fluctuations in the loads of the external network and the loads that are produced by GTA electric cars is solved.
  • the technical ability to connect the GTA to an external network was created.
  • a technical opportunity has been created for obtaining the efficiency of the system as a whole to an acceptable level of 70-80%.
  • a technical opportunity was created to increase the performance of the GTA and at the same time use the installed capacity of the entire system to 75%.
  • the technical ability has been created to perform the GTA reaction to load changes within 200 - 300 milliseconds.
  • DC batteries have the ability to deliver all the stored energy in a volume close to the installed capacity almost simultaneously.
  • the nominal reaction rate of DC batteries is between 200 and 300 milliseconds.
  • the proposed speed braking system at the end of the energy reproduction cycle allows you to effectively redistribute the braking energy and direct up to 75% of the kinetic energy that is released along the stopping distance to generate electricity.
  • the proposed logistics system for the movement of working loads on the upper and lower storage horizons, due to the transportation of working goods only in the direction of the slope, for a short distance and without the irretrievable cost of energy for lifting working loads during stacking, provides the ability to withstand the minimum indicator of energy costs for horizontal logistics.
  • the tasks that are formulated in the technical task and the solution of which provide an increase in productivity by providing the ability to simultaneously use up to 75% of the installed capacity of the GTA in this Method is solved by refusing mutual balancing of the weight of the cargo platforms, and instead use a separate counterweight and a separate electric motor with electric drive , providing accelerated movement of an unloaded cargo platform and, thus, with minimal energy consumption, the movement is not agruzhennoy loading platform at an accelerated pace - in three or more times faster.

Abstract

The invention relates to power engineering, more specifically to methods for the accumulation, long-term storage and recuperation of electrical energy in gravitational solid-state accumulating systems in which energy is accumulated by accumulating the potential energy of a raised mass of solid bodies and the accumulated energy is recovered by converting the kinetic energy of the mass of solid bodies, which move under the action of gravity, into electrical energy, with subsequent transmission, conversion and temporary storage thereof in a block of direct-current accumulators.

Description

СПОСОБ АККУМУЛИРОВАНИЯ И РЕКУПЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ  METHOD FOR ACCUMULATION AND RECOVERY OF ELECTRIC POWER
Способ повышения энергоэффективности и производительности процессов аккумулирования и воспроизведения электроэнергии в системах аккумулирования энергии гравитационного принципа действия, которые используют для накопления, хранения и воспроизведения электроэнергии массу твердого тела (далее - Способ). A method of increasing energy efficiency and productivity of the processes of accumulation and reproduction of electricity in energy storage systems of the gravitational principle of action, which use solid mass for storage, storage and reproduction of electricity (hereinafter - the Method).
Способ относится к энергетике и предназначен для применения в промышленных системах, которые для накопления электроэнергии, длительного хранения и ее воспроизведения используют массу твердого тела (в дальнейшем, гравитационные твердотельные аккумуляторы - ГТА). Предложенный способ предлагается к использованию при проектировании и эксплуатации ГТА, что обеспечит возможность подключения ГТА к внешней сети вследствие решения задачи взаимной адаптации к значительным колебаниям электрической нагрузки, обеспечит приемлемый уровень КПД, и приведет к улучшению ключевых производственных характеристик ГТА, а это, соответственно, откроет перспективы для промышленного применения ГТА. Поскольку предложенный способ дополнительно обеспечивает возможность использования ГТА со временем реакции системы на колебания электрической нагрузки в пределах 200 -300 миллисекунд, то этот параметр позволит использовать ГТА не только для балансировки энергосистем, управление графиком потребления электроэнергии, в энергетических системах где технические требования допускают медленную реакцию, а будет обладать способностью обеспечивать автономную работу децентрализованных энергетических систем генерации чистой энергии, которые имеют высокий показатель не совпадающих колебаний нагрузок в производстве и потреблении электроэнергии и требуют быстрой реакции на изменения электрической нагрузки.  The method relates to energy and is intended for use in industrial systems that use solid mass (hereinafter referred to as gravitational solid-state batteries - GTA) for the storage of electricity, long-term storage and its reproduction. The proposed method is proposed for use in the design and operation of the GTA, which will provide the ability to connect the GTA to the external network due to the solution of the problem of mutual adaptation to significant fluctuations in the electrical load, will provide an acceptable level of efficiency, and will lead to an improvement in the key production characteristics of the GTA, and this, accordingly, will open prospects for industrial use of GTA. Since the proposed method additionally provides the possibility of using the GTA with the reaction time of the system to fluctuations in the electrical load within 200-300 milliseconds, this parameter will allow the use of GTA not only for balancing energy systems, managing the schedule for electricity consumption in energy systems where technical requirements allow a slow reaction, and will have the ability to provide autonomous operation of decentralized energy systems for generating pure energy, which eyut highest load fluctuations do not coincide in the production and consumption of electricity and require rapid response to changes in electrical load.
Использование гравитации для накопления, хранения и воспроизведения энергии давно известно. Из школьной программы мы знаем: при подъеме тела массой m на высоту h от поверхности Земли сила притяжения делает работу A=-mgh. Поэтому потенциальная энергия поднятого тела: Ep=mgh. Соответственно потенциальная энергия используется, когда предварительно поднятое тело начинает двигаться вниз, то высвобождается кинетическая энергия, которую можно преобразовать в электрическую энергию. The use of gravity for the accumulation, storage and reproduction of energy has long been known. From the school curriculum, we know that when a body of mass m is raised to a height h from the surface of the Earth, the force of attraction does the work A = -mgh. Therefore, the potential energy of a raised body: E p = mgh. Accordingly, potential energy is used, when a previously raised body begins to move down, kinetic energy is released, which can be converted into electrical energy.
Этот принцип используется в состоявшейся технологии ГАЭС. Использование массы тела в жидком состоянии (воды) позволяет гибко регулировать механическую нагрузку на электрические машины ГАЭС через управление подачей воды. This principle is used in the completed PSP technology. The use of body weight in a liquid state (water) allows you to flexibly adjust mechanical load on the PSP electric cars through water supply control.
Но использование воды имеет свои недостатки - дефицит гидроресурсов и жесткие ограничения безопасности и экологии. Поэтому существует глобальный дефицит хранилищ энергии. Несмотря на то, что на поиск технических решений, которые смогут обеспечить решение проблемы хранения электроэнергии направляются колоссальные финансовые ресурсы, задействованы лучшие специалисты, предлагается множество самых разнообразных решений - проблема на сегодня остается нерешенной. 99% мощности хранения электроэнергии обеспечивают ГАЭС. Такие технологии, как литий-ионные аккумуляторы вынужденно используются для стационарных систем хранения энергии, поскольку срок их службы заканчивается задолго до окупаемости затрат на эти системы хранения, или требуют установления неприемлемо дорогих тарифов. ГТА промышленно не используются.  But the use of water has its drawbacks - a shortage of water resources and severe restrictions on safety and the environment. Therefore, there is a global shortage of energy storage facilities. Despite the fact that enormous financial resources are sent to search for technical solutions that can provide a solution to the problem of storing electricity, the best specialists are involved, many different solutions are offered - the problem remains unresolved today. PSPP provides 99% of the electric power storage capacity. Technologies such as lithium-ion batteries have to be used for stationary energy storage systems, since their life ends long before the cost of returning on these storage systems, or they require setting unacceptably expensive tariffs. GTA is not industrially used.
Уровень техники State of the art
Отдельно Способов повышения энергоэффективности и производительности процессов аккумулирования и воспроизведения электроэнергии в системах аккумулирования энергии гравитационного принципа действия, которые могут быть близкими аналогами к Способу, который здесь предлагается, не обнаружено. Поэтому для ознакомления с уровнем техники предлагается рассмотреть устройства ГТА и по описанию способов их функционирования оценить существующий уровень энергоэффективности и производительности процессов аккумулирования и воспроизведения электроэнергии.  Separately, there are no ways to improve energy efficiency and productivity of the processes of accumulation and reproduction of electricity in energy storage systems of the gravitational principle of action, which may be close analogues to the Method that is proposed here. Therefore, to familiarize themselves with the prior art, it is proposed to consider GTA devices and to describe the existing level of energy efficiency and productivity of the processes of accumulation and reproduction of electricity by describing how they function.
В XX веке предлагаемые способы аккумулирования и воспроизведения электроэнергии в ГТА, как правило, имели три критических недостатка - низкая степень адаптации ГТА к работе с внешней электрической сетью вследствие несоответствия уровня колебаний электрической нагрузки, низкая степень механизации и адаптации процессов для полной автоматизации, что создает неприемлемый уровень затрат труда и низкий КПД1 при выполнении процессов аккумулирования и воспроизведения электроэнергии. Типичным примером является способ, который приведен в патенте US37431 16A от 03.07.1973г.. Здесь предложено, с целью накопления потенциальной энергии масс твердых тел применить вертикальное подъемное транспортное средство (лифт) и использовать электрическую энергию на работу электрических машин лифта для поднятия рабочих грузов из нескольких нижних горизонтов на несколько верхних горизонтов (этажи многоэтажных зданий). Соответственно, при выполнении процесса опускания рабочих грузов с верхних этажей на нижние с помощью лифтов предлагалось передавать кинетическую энергию на электрические машины лифта (генератор) и воспроизводить электрическую энергию. Что касается обеспечения возможности перемещения рабочих грузов на горизонтах хранения, перемещения, погрузки и выгрузки этих грузов из лифта, то механизация этого процесса в документе вообще не указывается. Способ, приведённый в патенте US3743116A здесь упоминается для того, чтобы можно было наглядно проследить позднее развитие технической мысли, в частности, здесь хорошо прослеживается вопрос развития механизации и автоматизации процессов. В силу того, что этот способ ГТА предполагает небольшую электрической мощность то вопрос соответствия параметров нагрузки ГТА с параметрами внешней сети здесь не учитывается. При этом данное техническое решение обеспечивало выполнение процессов с низким КПД (коэффициент полезного действия - характеристика эффективности системы по преобразованию или передачи энергии, который определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученной системой или от системы). По вышеперечисленным причинам и так же из-за же низкой степени механизации и адаптивности к автоматизации процессов привели к тому, что способ, который приведен в патенте US3743116А не нашел промышленного применения. In the 20th century, the proposed methods for accumulating and reproducing electric energy in GTAs, as a rule, had three critical drawbacks: a low degree of adaptation of the GTA to work with an external electric network due to a mismatch in the level of electric load fluctuations, a low degree of mechanization and adaptation of processes for full automation, which creates an unacceptable the level of labor costs and low efficiency 1 when performing the processes of accumulation and reproduction of electricity. A typical example is the method described in patent US37431 16A of 07/03/1973. It is proposed here to use a vertical lifting vehicle (elevator) to accumulate potential energy of masses of solids and use electric energy to operate electric elevator machines to lift working loads from several lower horizons to several upper horizons (floors of multi-storey buildings). Accordingly, when performing the process of lowering working loads from the upper floors to the lower using elevators, it was proposed to transfer kinetic energy to electric lift machines (generator) and reproduce electrical energy. As for the possibility of moving working loads on the storage, moving, loading and unloading horizons of these loads from the elevator, the mechanization of this process is not indicated at all in the document. The method described in patent US3743116A is mentioned here in order to visually trace the later development of technical thought, in particular, the issue of the development of mechanization and automation of processes is well traced here. Due to the fact that this GTA method involves a small electric power, the issue of matching the GTA load parameters with the external network parameters is not taken into account here. At the same time, this technical solution ensured the implementation of processes with low efficiency (efficiency is a characteristic of the system’s efficiency in converting or transferring energy, which is determined by the ratio of useful energy used to the total amount of energy received by the system or from the system). For the above reasons and also because of the low degree of mechanization and adaptability to process automation, the method described in US3743116A did not find industrial application.
Теперь большинство технологических решений (способов), которые предложены в конце XX и в XXI веке предусматривают возможность применения практически полной механизации и имеют высокую степень адаптивности к полной автоматизации процессов, но остается нерешенными критические проблемы взаимной приемлемости и адаптации колебания электрических нагрузок ГТА и внешней сети. Также присутствует низкий КПД в процессах аккумулирования и воспроизводства энергии. Общий КПД предлагаемых решений ГТА далеко от достаточного уровня 70-80%. Конечно, кроме указанных, есть другие технические проблемы, которые не являются критическими, но имеют существенное влияние на экономические показатели строительства и эксплуатации ГТА. Для решения этих проблем также должны быть изобретены приемлемые способы их решений.  Now, most of the technological solutions (methods) that were proposed at the end of the 20th and 21st centuries provide the possibility of using almost complete mechanization and have a high degree of adaptability to full automation of processes, but the critical problems of mutual acceptability and adaptation of the electrical load fluctuations of the GTA and the external network remain unresolved. There is also a low efficiency in the processes of energy storage and reproduction. The overall efficiency of the proposed GTA solutions is far from a sufficient level of 70-80%. Of course, in addition to these, there are other technical problems that are not critical, but have a significant impact on the economic performance of the construction and operation of the GTA. To solve these problems, acceptable solutions must also be invented.
Из целого ряда широко известных концепций ГТА хотелось бы выделить техническое решение, которое описано в документе WO2013050343 А2, опубликованном 11.04.13г.. Несмотря на то, что патент на эту заявку не выдано, это решение, на мой взгляд, объединяет целое направление наиболее перспективных способов аккумулирования и воспроизведения электроэнергии с примерно похожими общими плюсами и общими недостатками, например RU 2529123 С2, US 3743116 A, US 20100301616 А1.  From a number of widely known GTA concepts, I would like to single out a technical solution, which is described in document WO2013050343 A2, published on 04/11/13. Despite the fact that a patent for this application has not been issued, this solution, in my opinion, combines a whole area of the most promising methods of accumulation and reproduction of electricity with approximately similar general advantages and disadvantages, for example, RU 2529123 C2, US 3743116 A, US 20100301616 A1.
В документе WO 2013050343 А2 предлагается несколько вариантов комплектации ГТА, каждый из которых использует различные конфигурации оборудования и способы их взаимодействия. Ниже приведены только те варианты устройств ГТА, из указанных в документе есть WO 2013050343 А2, которые являются ближайшими аналогами, то есть предусматривают наличие процессов, улучшение которых обеспечивает Способ: WO 2013050343 A2 proposes several GTA configuration options, each of which uses different configurations. equipment and methods of their interaction. Below are only those variants of GTA devices, of which WO 2013050343 A2 is indicated in the document, which are the closest analogues, that is, they provide for processes that can be improved by the Method:
(п.2.) Система хранения и извлечения электрической энергии для осуществления способа по п.1 , отличается тем, что она содержит твердые тела, состоящие из искусственных блоков (1), двух позиций хранения (2,3) на разных высотах, наклонную поверхность (4) и лифт с транспортными платформами (1 1, 12), которые подвешены с помощью подвесных средств (10) от вертикальных (13,14) и горизонтальных (15,16) шкивов и могут перемещаться по параллельным дорожкам (5), несут искусственные блоки (1) между положениями хранения (2,3), причем первый тормоз (19) установлен на первом вертикальном шкиве (13), который соединен с помощью первой муфты (17) и первой коробки передач (23) к электродвигателю (21) во время фазы хранения электрической энергии, в котором второй тормоз (20) установлен на втором вертикальном шкиве (14), который соединен через вторую муфту (18) и умножитель (24) с генератором (22) во время фазы восстановления накопленной энергии, с помощью чего электродвигатель (21) приводится в движение через управляющее устройство (25) и может соединяться через переключатель (27) с сетью (28) электрической энергии, доступной для хранения, тогда как генератор (22) приводиться в действие с помощью управления устройство (26) и может быть подключено через переключатель (27) в сети (29), которая распределяет восстановленную энергию в сеть распределения электроэнергии, в результате чего на концах дорожек (5) находятся погрузочно-разгрузочные устройства (6,7) и средства транспортировки и хранения (8,9) для искусственных блоков (1) .В то время как генератор (22) приводится через управляющее устройство (26) и может быть подключен через переключатель (27) в сети (29), которая распределяет в восстановленную энергию в сеть распределения электроэнергии, причем на концах дорожек (5) является погрузочно-разгрузочные средства (6,7) и транспортные и складские средства (8,9) для искусственных блоков (1), в то время как генератор (22) приводится через управляющее устройство (26) и может быть подключен через переключатель (27) в сети (29), которая распределяет восстановленную энергию в сеть распределения электроэнергии, причем на концах дорожек (5) является погрузочно-разгрузочные средства (6,7) и транспортные и складские средства (8,9) для искусственные блоков (1).  (Claim 2.) The system for storing and extracting electric energy for implementing the method according to claim 1, characterized in that it contains solids consisting of artificial blocks (1), two storage positions (2.3) at different heights, inclined surface (4) and an elevator with transport platforms (1 1, 12), which are suspended by means of suspension means (10) from vertical (13.14) and horizontal (15.16) pulleys and can move along parallel tracks (5), carry artificial blocks (1) between storage positions (2,3), and the first brake (19) is installed on the first vert a steel pulley (13), which is connected via a first clutch (17) and a first gearbox (23) to an electric motor (21) during an electrical energy storage phase in which a second brake (20) is mounted on a second vertical pulley (14), which is connected through a second clutch (18) and a multiplier (24) with a generator (22) during the recovery phase of the stored energy, whereby the electric motor (21) is driven through a control device (25) and can be connected via a switch (27) to network (28) of electrical energy available for storage, then where, as a generator (22), the device (26) is driven by control and can be connected via a switch (27) to the network (29), which distributes the recovered energy to the electric power distribution network, as a result of which at the ends of the tracks (5) are loading and unloading devices (6.7) and means of transportation and storage (8.9) for artificial blocks (1). While the generator (22) is driven through a control device (26) and can be connected via a switch (27) in the network (29), which distributes in the restored energy to the electricity distribution network, and at the ends of the tracks (5) there are loading and unloading facilities (6.7) and transport and storage facilities (8.9) for artificial blocks (1), while the generator (22) is driven through the control device (26) and can be connected via a switch (27) in the network (29), which distributes the recovered energy to the electricity distribution network, and at the ends of the tracks (5) there are loading and unloading means (6.7) and transport and storage facilities (8.9) for artificial blocks (1).
(п.З.) Система для хранения и извлечения электрической энергии для осуществления способа по п.1, отличающийся тем, что она содержит твердые тела, состоящие из искусственных блоков (1), двух позиций хранения (2,3) на разных высотах, наклонной (4) и лифтом, состоит из платформы-платформы (31) железнодорожного и рельсового типа, перемещается между положениями хранения (2, 3) на дорожках (5) через шестерни (33, 42) и (46), при этом во время подъема шестерня (33) приводится в движение через первую муфту (38) и редуктор (36) электродвигателем (34), который обеспечивается электрической мощностью через приводной устройство (43), электрический проводник (99) и электронные роуминговые устройства (45, 47) сетью электрической энергии, доступной для хранения (48), в результате чего при спуске шестерня (33) проходит через вторую муфту (39) и умножитель (37) генератор (35), который подает электрическую сеть (49) электрической энергии через электронное устройство (44), электрическое проводник (99) и электронные роуминговые устройства (45, 47), с помощью чего предусмотрены тормоза (40, 41) для содержания платформы (31) путем управления его движением и при этом электродвигатель (34) и генератор (35) соединены с воздушным или наземным путем с помощью проводника (99) из управляющие устройства (43) и (44) соответственно с помощью переключателя (45) с помощью чего тормоза ( 40, 41) предусмотрены для содержания платформы (31) в своем положении путем управления ее движением, и с помощью чего электродвигатель (34) и генератор (35) могут соединяться в воздухе или на земле с проводником (99) через управляющие устройства (43) и (44) соответственно через переключатель (45) с помощью чего тормоза (40, 41) предусмотрены для удержания платформы (31) в своем положении путем управления ее движением, и с помощью чего электродвигатель (34) и генератор (35) могут соединяться с проводником (99) через управляющие устройства (43) и (44) соответственно через переключатель (45). (p.Z.) A system for storing and extracting electrical energy for implementing the method according to claim 1, characterized in that it contains solids consisting of artificial blocks (1), two storage positions (2,3) per different heights, inclined (4) and an elevator, consists of a platform-platform (31) of railway and rail type, moves between storage positions (2, 3) on tracks (5) through gears (33, 42) and (46), at during lifting, the gear (33) is driven through the first clutch (38) and gearbox (36) by an electric motor (34), which is provided with electric power through the drive device (43), the electrical conductor (99) and electronic roaming devices (45, 47) a network of electrical energy available for storage (48), resulting in a descent e gear (33) passes through the second clutch (39) and the multiplier (37) generator (35), which supplies the electric network (49) of electric energy through the electronic device (44), the electrical conductor (99) and electronic roaming devices (45, 47), with the help of which brakes (40, 41) are provided for holding the platform (31) by controlling its movement, while the electric motor (34) and the generator (35) are connected to the air or ground using a conductor (99) from the control device (43) and (44), respectively, using the switch (45) with which brakes (40, 41) are provided for holding the platform (31) in its position by controlling its movement, and by means of which the electric motor (34) and the generator (35) can be connected in air or on the ground with a conductor (99) through control devices ( 43) and (44), respectively, through the switch (45) with which the brakes (40, 41) are provided to hold the platform (31) in its position by controlling its movement, and with the help of which the electric motor (34) and the generator (35) can connect to the conductor (99) through control devices (43) and (44) respectively Through the switch (45).
(п.4.) Система для хранения и извлечения электрической энергии по п.З, отличается тем, что масса платформы (31) уравновешивается противовесом, тем самым устанавливая энергию, необходимую для движения массы транспортного средства (31), к нулю. (Clause 4.) A system for storing and extracting electric energy according to Claim 3, characterized in that the mass of the platform (31) is balanced by a counterweight, thereby setting the energy necessary for the mass of the vehicle (31) to move to zero.
(п.5.) Система для хранения и извлечения электрической энергии по п.4, отличающийся тем, что противовес состоит из второй платформы (31), поэтому мертвые моменты будут минимизированы и мощность системы будет удвоена.  (Clause 5.) The system for storing and extracting electric energy according to Claim 4, characterized in that the counterweight consists of a second platform (31), so the dead moments will be minimized and the system power will be doubled.
(п.17.) Система для хранения и извлечения электрической энергии с помощью одного из пп.2-8, 10-13 и 16, отличаются тем, что на позициях хранения (2,3) платформы (171) метрополитена сформированные из промежуточный пространство, в котором краны (172) движутся по дорожкам (173), причем краны оснащены вагонами-погрузчиками (174), которые поднимаются и опускаются гидравлическими цилиндрами (175) и имеют вилки (176), которые входят в гнезда (17) 177), чтобы поднимать искусственные блоки (178), в результате чего на этапе хранения краны (172) поднимают блоки (178) из положения, в котором транспортное средство его опускает и перемещает его по другому блоку, который хранится и устанавливает таким образом, чтобы могли быть сформированы параллельные ряды по высоте, и при этом обратный процесс выполняется во время фазы загрузки. (Clause 17.) A system for storing and extracting electrical energy using one of claims 2-8, 10-13 and 16, characterized in that at the storage positions (2,3) of the subway platform (171) formed from the intermediate space , in which the cranes (172) move along the paths (173), and the cranes are equipped with loader cars (174), which are raised and lowered by hydraulic cylinders (175) and have forks (176) that enter the nests (17) 177), to raise artificial blocks (178), in As a result, at the storage stage, the cranes (172) lift the blocks (178) from the position in which the vehicle lowers it and moves it along another block, which is stored and sets so that parallel rows in height can be formed, and the opposite the process runs during the boot phase.
Исходя из описания, изложенного в документе WO 2013050343 А2 ГТА предназначены для балансировки энергосистем и управление графиком потребления электроэнергии. Аккумулирование энергии в ГТА происходит за счет накопления потенциальной энергии поднятой массы твердого тела, а воспроизведение энергии происходит за счет преобразования кинетической энергии массы твердого тела, которое опускается под воздействием гравитации. Для увеличения объемов накопления и воспроизводства энергии в ГТА предусмотрено использование схемы челночного перемещения многих рабочих грузов посредством подъемного транспортного средства, для чего обустраиваются логистические системы нижнего и верхнего горизонтов. Для увеличения общей мощности и производительности, предлагается применять систему, в которой ГТА выполнены как отдельные блоки и будут сочетаться электрическими сетями и общей системой управления и автоматики в единый комплекс. Схема челночного перемещения грузов в ГТА полностью механизирована и имеет высокую степень адаптивности к полной автоматизации. В процессе работы ГТА в определенном алгоритме подключаются к потреблению электрической энергии электрические машины, преобразующие электрическую энергию в механическую работу, направленную на челночное перемещение рабочих грузов, а во время генерации (при спуске рабочего груза) механическая работа передается на электрические машины для генерации. ГТА выполняет циклы аккумулирования энергии, которые состоят из трех технологических процессов, потребляющих электроэнергию: два технологических процесса обеспечивают логистику перемещения рабочих грузов на различных горизонтах высоты хранения и встроенный между ними технологический процесс подъема этих грузов с нижнего горизонта высоты на верхний горизонт высоты. Цикл генерации энергии ГТА состоит из двух процессов, потребляющих электроэнергию, обеспечивают логистику перемещения рабочих грузов на различных горизонтах высоты и встроенного между ними энергогенерирующего процесса опускания рабочих грузов электроприводом подъемного транспортного средства, где кинетическая энергия преобразуется в электрическую. ГТА имеет конструкции, механизмы и оборудование в соответствии с указанными процессами аккумулирования и воспроизведения электроэнергии. Техническое моделирование и анализ предложенных в документе WO 2013050343 А2 вариантов процессов аккумулирования и воспроизведения электроэнергии выполняется исходя из оценки условий эксплуатации. Соответственно будет проанализирована энергоэффективность технических и технологических решений с точки зрения их влияния на КПД системы в целом. Также будет обращено внимание на технические показатели, которые определяют параметры производительности и технической возможности одновременного использования установленной мощности всей системы и время реакции системы на изменения в электрической нагрузке. Based on the description set forth in WO 2013050343 A2, GTAs are intended for balancing power systems and managing a power consumption schedule. Energy accumulation in the GTA occurs due to the accumulation of potential energy of the raised mass of the solid, and energy reproduction occurs due to the conversion of the kinetic energy of the mass of the solid, which is lowered by gravity. To increase the volume of energy storage and reproduction, the GTA provides for the use of a shuttle transport scheme for many working cargoes by means of a lifting vehicle, for which logistics systems of the lower and upper horizons are being arranged. To increase the total power and productivity, it is proposed to use a system in which the GTA is made as separate units and will be combined with electric networks and a common control and automation system into a single complex. The scheme of shuttle movement of goods in the GTA is fully mechanized and has a high degree of adaptability to full automation. During the operation of the GTA, in a certain algorithm, electrical machines are connected to the consumption of electrical energy, converting electrical energy into mechanical work aimed at shuttling the movement of working loads, and during generation (when lowering the working load) mechanical work is transferred to electric machines for generation. The GTA performs energy storage cycles, which consist of three technological processes that consume electricity: two technological processes provide logistics for the movement of working loads at different storage height horizons and a process built-in between them to lift these cargoes from a lower height horizon to an upper height horizon. The GTA energy generation cycle consists of two processes that consume electricity, provide logistics for the movement of working loads at different elevation horizons and an energy-generating process for lowering working loads built between them by the electric drive of a lifting vehicle, where kinetic energy is converted into electrical energy. GTA has designs, mechanisms and equipment in accordance with the indicated processes of accumulation and reproduction of electricity. Technical modeling and analysis of options for the processes of accumulation and reproduction of electricity proposed in document WO 2013050343 A2 is performed based on an assessment of operating conditions. Accordingly, the energy efficiency of technical and technological solutions will be analyzed in terms of their impact on the efficiency of the system as a whole. Attention will also be paid to technical indicators that determine the performance parameters and technical feasibility of simultaneously using the installed capacity of the entire system and the response time of the system to changes in electrical load.
Обычные условия эксплуатации ГТА предусматривают наличие постоянных факторов: рабочие грузы будут иметь определенную одинаковую постоянную массу - в пределах от 60 до 120 тонн и более. Высота подъема, угол наклона также являются определенными и постоянными. Определенные функции электрических машин при выполнении циклов являются также постоянными, или имеющими постоянные алгоритмы изменений. Принцип работы ГТА создает условия для работы электрических машин в повторно-кратковременных режимах. The usual conditions for the operation of a gas turbine provide for the presence of constant factors: working loads will have a certain equal constant mass - in the range from 60 to 120 tons or more. Lift height, tilt angle are also defined and constant. Certain functions of electric machines during cycles are also constant, or having constant change algorithms. The principle of operation of the GTA creates the conditions for the operation of electrical machines in intermittent modes.
Переменными факторами в обычных условиях эксплуатации ГТА есть значительные колебания входящей электрической нагрузки и колебания в потребности потребления нагрузки внешней электросетью, к которой подключена к ГТА. Эти колебания потребует от ГТА соответствующей быстрой и сверхбыстрой реакции на изменения нагрузки. Реакция ГТА должна обеспечиваться технической способностью соответственно быстро изменять объемы накопления, или генерации энергии в единицу времени, в широких диапазонах изменения нагрузки, вплоть до переходов от режима аккумулирования к режиму генерации и наоборот. Кроме вышесказанного, при выполнении циклов аккумулирования и циклов генерации энергии электрические машины ГТА производят высокий исходящий уровень колебаний нагрузки, поскольку при выполнении циклов должна выполняться прерывистая последовательность подключения электрических машин, имеющих различную нагрузку, а этот фактор производит дополнительные изменения нагрузок в условиях в повторно-кратковременных режимах работы. Variable factors in normal operating conditions of the GTA are significant fluctuations in the incoming electrical load and fluctuations in the demand for load consumption by an external power supply network to which it is connected to the GTA. These fluctuations will require the GTA to respond appropriately quick and ultrafast to changes in load. The GTA reaction should be provided with the technical ability to accordingly quickly change the volumes of accumulation, or energy generation per unit time, in wide ranges of load changes, up to transitions from the accumulation mode to the generation mode and vice versa. In addition to the above, when performing accumulation and energy generation cycles, GTA electric machines produce a high outgoing level of load fluctuations, because when performing cycles, an intermittent connection sequence of electrical machines with different loads should be performed, and this factor makes additional changes in loads in conditions of intermittent operating modes.
Переменные факторы играют решающую роль в способности ГТА удовлетворить технические требования внешней сети к подключению, учитывая существенные параметры амплитуды кратковременных колебаний нагрузки ГТА. Это ставит вопрос вообще к возможности подключения ГТА к внешней сети. Также этот фактор является определяющим для обеспечения приемлемого уровня энергозатрат ГТА как при выполнении циклов аккумулирования, так и при выполнении циклов воспроизведения электроэнергии. Variable factors play a decisive role in the ability of the GTA to satisfy the technical requirements of the external network for the connection, given the essential parameters of the amplitude of the short-term oscillations of the GTA load. This raises the question in general to the possibility of connecting the GTA to an external network. Also, this factor is decisive for ensuring an acceptable level of GTA energy consumption as when performing cycles accumulation, and when performing cycles of reproduction of electricity.
В документе WO 2013050343 А2, не указанные ни способы, ни соответствующее оборудование, которое позволяет решить вопрос взаимной адаптации не совпадающих колебаний мощностей ГТА и внешней сети. Также не рассматривался вопрос и не указаны ни способы, ни соответствующее оборудование, которое позволяет обеспечивать работу электрических машин ГТА в номинальных режимах, в условиях значительного колебания электрической нагрузки. In the document WO 2013050343 A2, neither the indicated methods nor the corresponding equipment, which allows solving the issue of mutual adaptation of non-coincident power fluctuations of the GTA and the external network. Also, the issue was not considered and neither the methods nor the corresponding equipment were specified, which allows for the operation of GTA electric machines in nominal conditions, under conditions of significant fluctuations in the electrical load.
Эксплуатация ГТА сопровождается прерывистой последовательностью подключения электрических машин, имеющих различные параметры электрической нагрузки, каждая из которых имеет значительную динамику изменений потребления нагрузки в повторно-кратковременных режимах работы. Каждое подключение и отключение электрических машин сопровождается кратковременными колебаниями нагрузки со значительной амплитудой, что соответственно передается на внешнюю сеть. Это обеспечивает сложнейшие или неприемлемые технические условия для подключения ГТА к внешней сети. При этом есть закономерность - чем выше мощность ГТА - тем выше амплитуда кратковременного колебания нагрузки. Operation of a gas turbine is accompanied by an intermittent sequence of connecting electrical machines having different parameters of electric load, each of which has a significant dynamics of changes in load consumption in intermittently operating modes. Each connection and disconnection of electrical machines is accompanied by short-term load fluctuations with a significant amplitude, which is accordingly transmitted to an external network. This provides the most difficult or unacceptable technical conditions for connecting the GTA to an external network. There is a pattern - the higher the power of the GTA - the higher the amplitude of the short-term load fluctuation.
Что касается параметров энергоэффективности ГТА в условиях колебания нагрузки внешней сети. ГТА обеспечивает работу электрических машин в повторно-кратковременных режимах. В этих режимах значительный удельный вес энергозатрат приходится на переходные процессы электропривода, потери энергии на пусковой, разгонный и тормозной режимы, инерцию электрического двигателя или генератора, что существенно коррелирует к снижению показатель КПД электрических машин. Максимальное значение КПД достигается только при работе электрических машин в номинальных режимах. Снижение входящей нагрузки на клеммы электрических двигателей, во время выполнения цикла поднятия рабочих грузов снижает момент силы на роторе электродвигателя, что приводит к снижению скорости подъема рабочего груза вплоть до полной остановки. Отклонение от номинальных параметров электрической нагрузки на клеммы электрического двигателя, который находится под механическими нагрузками резко снижает КПД этой электрической машины до нулевого. Заявленный КПД производителями электрических машин - около 94%, достигается только при работе машин в номинальных режимах. Прерванный цикл подъем рабочего груза, или замедление скорости подъема также требует повторения рабочих циклов электродвигателя - пуска, старта, ускорения или торможения, что производит к значительным дополнительным энергозатратам при работе электрических машин. Снижение исходящей нагрузки на клеммы электрогенератора при выполнении цикла генерации (при опускании рабочего груза) приводит к изменениям параметров механического сопротивления, который создает генератор и таким образом рабочий груз начинает двигаться с ускорением, одновременно ускоряя крутящий момент ротора генератора. Для предотвращения срыва к свободному падению рабочего груза и возникновения аварии необходимо применять тормозной режим. При отсутствии достаточного уровня нагрузки потребления электроэнергии все тормозные режимы выполняются только механическим способом с потерей (утилизацией) энергии. Во время тормозного режима кинетическая энергия, которую передает масса рабочего груза, распределяется между генератором и тормозной системой. Чем больше тормозное усилие приходится на механические тормозные системы - тем меньше энергии получает генератор. Отклонение от параметров момента силы, которая передается на генератор и является отклонением от номинального режима работы генератора. Потери энергии происходят как за счет потерь механической энергии, так и к тому же, за счет падения показателей КПД генератора, который в этой ситуации эксплуатируется за пределами номинального режима. Прерванный цикл опускания рабочего груза, также требует повторения пусковых режимов генератора с дополнительными потерями энергии. Кроме этого, каждое изменение оборотных моментов ротора электрических машин, их остановка и запуск производят инерционные потери энергии. As for the energy efficiency parameters of the GTA in the conditions of load fluctuation of the external network. GTA provides the operation of electrical machines in intermittent modes. In these modes, a significant proportion of energy consumption is accounted for by transients of the electric drive, energy loss at the starting, accelerating and braking modes, inertia of the electric motor or generator, which significantly correlates to a decrease in the efficiency of electric machines. The maximum value of the efficiency is achieved only when the electric machines are in nominal conditions. Reducing the incoming load on the terminals of electric motors during the cycle of lifting the working load reduces the moment of force on the rotor of the electric motor, which leads to a decrease in the lifting speed of the working load up to a complete stop. Deviation from the nominal parameters of the electric load on the terminals of the electric motor, which is under mechanical loads, sharply reduces the efficiency of this electric machine to zero. The declared efficiency by manufacturers of electric machines - about 94%, is achieved only when the machines are in nominal conditions. An interrupted cycle, raising the working load, or slowing down the lifting speed also requires repeating the operating cycles of the electric motor - starting, starting, accelerating or braking, which leads to significant additional energy consumption during the operation of electric cars. Reducing the outgoing load on the terminals of the generator during the generation cycle (when lowering the working load) leads to changes in the parameters of the mechanical resistance that the generator creates and thus the working load starts to accelerate, while simultaneously accelerating the torque of the generator rotor. To prevent a breakdown, the brake mode must be applied to the free fall of the working load and the occurrence of an accident. In the absence of a sufficient level of power consumption load, all braking modes are performed only mechanically with loss (utilization) of energy. During the braking mode, the kinetic energy that the mass of the working load transmits is distributed between the generator and the braking system. The more braking force falls on mechanical brake systems - the less energy the generator receives. The deviation from the parameters of the moment of force that is transmitted to the generator is a deviation from the nominal operating mode of the generator. Energy losses occur both due to mechanical energy losses, and also due to a drop in the efficiency of the generator, which in this situation is operated outside the nominal mode. The interrupted cycle of lowering the working load also requires a repetition of the start-up modes of the generator with additional energy losses. In addition, each change in the rotational moments of the rotor of electric machines, their stopping and starting produce inertial energy losses.
В вышеупомянутых документах и в документе WO 2013050343 А2 не наведен порядок выполнения штатного разгонного цикла и штатного торможения электрических машин. In the aforementioned documents and in document WO 2013050343 A2, the procedure for carrying out a regular acceleration cycle and regular braking of electric machines is not specified.
Предложенные в документе WO 2013050343 А2 решение о горизонтального перемещения, погрузки, выгрузки и составления рабочих грузов на нижнем и верхнем горизонтах не предусматривают оптимизации маршрутов перемещения грузов. Поэтому очевидно, что предполагается выполнять лишние необратимые энергозатраты на непродуктивное перемещение рабочих грузов. Размещение рабочих грузов (блоков) на каждом горизонте ГТА предлагается осуществлять последовательно, один за другим, что соответственно при росте количества рабочих грузов (из общей массы которых должна формироваться уровень объемов запаса потенциальной энергии) увеличивает расстояние горизонтальных перевозок с соответствующим ростом затрат энергии. Как вариант уменьшения расстояния предлагается штабелировать эти рабочие грузы в несколько ярусов, но при этом предлагается выполнять работы с соответствующими энергозатратами, связанные с подъемом грузов на ярус штабеля, и обратным опусканием каждого рабочего груза (блока) для загрузки на грузовую платформу подъемного транспортного средства без возвращения энергии. Поскольку процесс перемещения рабочих грузов выполняется на нижнем и верхнем горизонтах одинаково, то непродуктивные расходы энергии также удваиваются. Как дополнительные варианты улучшений технологии WO 2013050343 А2 может предлагаться строительство многоярусных хранилищ с отдельными транспортными сетями, или оснащение всех автопогрузчиков современными системами рекуперации которые позволят возвращать всего до 55% энергии, затраченной на подъем. Эти решения резко увеличивают материалоемкость, потребность в дополнительном оборудовании, и расходы на капитальное строительство поэтому не является тем, что может применяться. Кроме этого в технологии WO 2013050343 А2 достаточно часто будут выполняться непроизводительные перемещения рабочих грузов, которые не смогут выполнить полный цикл перемещений вследствие изменений режимов работы ГТА. То есть нештатные остановки или прерывания и изменение циклов работы ГТА на противоположные приводит к дополнительным потерям энергии. The solution proposed in document WO 2013050343 A2 for the horizontal movement, loading, unloading and preparation of working loads at the lower and upper horizons does not provide for the optimization of cargo movement routes. Therefore, it is obvious that it is supposed to fulfill the extra irreversible energy costs for the unproductive movement of working cargo. It is proposed to arrange working cargoes (blocks) on each horizon of the GTA sequentially, one after another, which, accordingly, with an increase in the number of working cargoes (from the total mass of which the level of potential energy reserves should be formed) increases the distance of horizontal transportation with a corresponding increase in energy costs. As an option to reduce the distance, it is proposed to stack these working loads in several tiers, but at the same time it is proposed to carry out work with the corresponding energy costs associated with lifting goods to the stack tier, and lowering each working load (block) back to load to the loading platform of a lifting vehicle without returning energy. Since the process of moving working loads is carried out equally on the lower and upper horizons, unproductive energy expenditures also double. As additional options for improving the technology of WO 2013050343 A2, construction of multi-tier storage facilities with separate transport networks, or equipping all forklift trucks with modern recovery systems that will allow returning up to 55% of the energy spent on lifting, can be proposed. These solutions dramatically increase the consumption of materials, the need for additional equipment, and the cost of capital construction is therefore not what can be applied. In addition, in WO 2013050343 A2 technology, unproductive movements of working loads that will not be able to complete the full cycle of movements due to changes in the operating modes of the GTA will be performed quite often. That is, abnormal stops or interruptions and changing the cycles of the GTA to the opposite leads to additional energy losses.
Фактор времени реакции системы на колебания нагрузки в документе WO 2013050343 А2 не рассматривался. Обычный показатель времени, за который механические системы соответствующей мощности реагируют на потребность в нагрузке внешней электросети составляет от 30 до 300 секунд. The response time factor of the system to load fluctuations was not considered in WO 2013050343 A2. The usual indicator of the time for which mechanical systems of the corresponding power respond to the demand for the load of the external power supply is from 30 to 300 seconds.
Предложенные в документе WO 2013050343 А2 решения в схемах электропривода обязательно предусматривают использование коробок передач, или редукторов, или других механических устройств, которые предназначены только для изменения соотношения частоты вращения и крутящего момента (момента силы) от ведущего вала к ведомому валу. Но, поскольку, частота вращения и крутящий момент могут быть выбраны и установлены конструкционно, а регулирование параметров механических нагрузок и связанных с этим режимов работы электропривода могут обеспечиваться другими способами, например: изменениями тормозного момента электрогенератору вследствие изменения электрической нагрузки на клеммы, или применением тормозных режимов электрических машин, то использование коробок передач, редукторов и других подобных устройств является излишним. Применение дополнительных устройств сопряжено с затратами энергии и увеличением материалоемкости и стоимости.  The solutions proposed in document WO 2013050343 A2 in electric drive circuits necessarily include the use of gearboxes, or gearboxes, or other mechanical devices that are designed only to change the ratio of speed and torque (torque) from the drive shaft to the driven shaft. But, since the rotation speed and torque can be selected and installed structurally, and the regulation of the parameters of mechanical loads and the associated operating modes of the electric drive can be provided in other ways, for example: changes in braking torque to the generator due to a change in the electrical load on the terminals, or the use of braking modes electric machines, the use of gearboxes, gearboxes and other similar devices is redundant. The use of additional devices is associated with energy costs and an increase in material consumption and cost.
Предложенная в документе WO 2013050343 А2 технология предполагает, на первый взгляд, очевидное логическое решение: попарно работу двух связанных между собой систем подъемных транспортных средств для обеспечения взаимного противовеса грузовых платформ. В результате грузовые платформы каждой пары подъемных транспортных средств находится в противоположных фазах движения. Но простые, очевидные расчеты показывают, что в результате такого технического решения является снижение возможности одновременно использовать установленную мощность (сумма паспортных мощностей установленных генераторов) нескольких блоков ГТА, объединённых в одну систему. Этот показатель для всей системы ГТА будет менее 50%. То есть, когда равное количество подъемных транспортных средств, из которых состоит система, выполняет продуктивную работу, то такое же количество подъемных транспортных средств (пара) с теми же затратами времени выполняет перемещение ненагруженных платформ. К тому же часть подъемных транспортных средств находятся в фазе загрузки/выгрузки. The technology proposed in document WO 2013050343 A2 suggests, at first glance, an obvious logical solution: pairwise operation of two interconnected systems of lifting vehicles to provide mutual counterbalance of cargo platforms. As a result, the loading platforms of each pair of lifting vehicles are in opposite phases of movement. But simple, obvious calculations show that the result of such a technical solution is to reduce the ability to simultaneously use the installed capacity (the sum of the passport capacities of the installed generators) of several GTA units combined into one system. This figure for the entire GTA system will be less than 50%. That is, when an equal number of lifting vehicles that make up the system performs productive work, then the same number of lifting vehicles (steam) with the same time cost moves unloaded platforms. In addition, part of the lifting vehicles are in the loading / unloading phase.
Вывод: Ключевыми недостатками способов, предложенных в документе WO 2013050343 А2 являются: отсутствие технической возможности или, в лучшем случае, техническая спорность целесообразности подключения ГТА к внешней сети вследствие значительной амплитуды кратковременного колебания нагрузки, производится электрическими машинами ГТА. В предложенных решениях не решена задача обеспечения работы электрических машин в номинальных режимах. Так же не решена задача эффективного перераспределения и использования энергии в тормозных режимах. Кроме этого, отсутствуют технические решения, которые во время горизонтального перемещения, погрузки, выгрузки и составления рабочих грузов на нижнем и верхнем горизонтах снижают непродуктивные потери энергии. Так же в силу несовершенства технической организации логистических решений, не решена задача исключения энергозатрат, которые возникают отмены циклов и перемещение рабочих грузов будет обеспечиваться в обратном направлении. Эти потери совокупно оказывают решающее негативное влияние на КПД системы в целом. Также имеет отрицательное значение предложение использования лишних механизмов, на работу которых также зря теряется энергия. Возможность одновременно использовать менее 50% установленной мощности всей системы неприемлемо низким показателем производительности ГТА. Кроме этого не предусмотрено системы аварийного энергопитания аварийных систем, что так же является недопустимым.  Conclusion: The key disadvantages of the methods proposed in document WO 2013050343 A2 are: the lack of technical ability or, at best, the technical controversy of the feasibility of connecting the GTA to the external network due to the significant amplitude of the short-term load fluctuation, is carried out by GTA electric machines. The proposed solutions have not solved the problem of ensuring the operation of electrical machines in nominal modes. Also, the problem of efficient redistribution and use of energy in braking conditions has not been solved. In addition, there are no technical solutions that during horizontal movement, loading, unloading and compilation of working loads at the lower and upper horizons reduce unproductive energy losses. Also, due to the imperfection of the technical organization of logistics solutions, the problem of eliminating energy costs that arise from canceling cycles and moving freight will be provided in the opposite direction has not been solved. These losses together have a decisive negative effect on the efficiency of the system as a whole. Also, the proposal to use unnecessary mechanisms, the work of which is also wasted energy, is also of negative importance. The ability to simultaneously use less than 50% of the installed capacity of the entire system with an unacceptably low GTA performance indicator. In addition, emergency power supply systems for emergency systems are not provided, which is also unacceptable.
Техническое задание на изобретение  Terms of Reference for Invention
Для того, чтобы технология ГТА нашла промышленное использование, необходимо изобрести решения, которые устранят проблему несоответствия амплитуды колебаний нагрузок, продуцирующие электрические машины ГТА для обеспечения возможности подключения ГТА к внешней сети, изобрести решения, приведут к повышению КПД системы в целом до приемлемого уровня 70-80%, и обеспечить повышение производительности ГТА с возможностью одновременного использования установленной мощности всей системы до 75%. Для того, чтобы технология могла использоваться еще и в децентрализованных системах энергообеспечения, необходимо обеспечить время реакции ГТА на необходимость внешней сети в изменениях нагрузки в пределах до 200 -300 миллисекунд. In order for GTA technology to find industrial use, it is necessary to invent solutions that will eliminate the problem of mismatch in the amplitude of load fluctuations, producing GTA electric machines to enable the GTA to be connected to an external network, to invent solutions that will increase the overall system efficiency to an acceptable level of 70- 80%, and provide increased GTA performance with the ability to simultaneously use the installed capacity of the entire systems up to 75%. In order for the technology to be used also in decentralized energy supply systems, it is necessary to ensure the reaction time of the GTA to the need for an external network in load changes within 200-300 milliseconds.
Соответственно, необходимо изобрести ряд взаимосвязанных и взаимодополняющих способов, применение которых обеспечит решение следующих составляющих задач, что и является задачей изобретения.  Accordingly, it is necessary to invent a number of interrelated and complementary methods, the use of which will provide the solution to the following components of the tasks, which is the object of the invention.
Изобретенный Способ Invented Method
Принцип действия заявленного изобретения поясняется графически, где: The principle of operation of the claimed invention is illustrated graphically, where:
Фиг. 1 Схема подключения ГТА и резервной системы. FIG. 1 Connection diagram for GTA and backup system.
1 - линия электроснабжения, которая соединяет ГТА с внешней электросетью  1 - power supply line that connects the GTA with an external electrical network
2 - автоматизированная система управления технологическим процессом 2 - automated process control system
(АСУ ТП) (APCS)
3 - устройство преобразования переменного тока в постоянный и обратно 3 - device for converting AC to DC and vice versa
4 - блок аккумуляторов постоянного тока 4 - DC battery pack
5 - линия электропередач  5 - power line
6 - ГТА  6 - GTA
7 - система контроля и автоматического управления аккумуляторами  7 - control system and automatic battery management
8 - коммуникационная сеть резервной системы  8 - communication network backup system
Фиг. 2 - Схема ландшафта, когда целесообразно применить устройство для подъема грузов вертикального исполнения. FIG. 2 - Landscape diagram, when it is advisable to use a device for lifting vertical loads.
9 - подъемное транспортное средство  9 - lifting vehicle
10 - многодвигательный электропривод  10 - multi-engine electric drive
11 - грузовая платформа  11 - loading platform
12 - платформа горизонтального перемещения рабочих грузов  12 - platform horizontal movement of working loads
13- противовес  13- counterweight
14 - трос противовеса  14 - counterweight cable
15 - рельсовый путь  15 - rail track
16 - балка жесткости  16 - stiffness beam
17 - электроприводные домкраты изменения угла наклона рельсового пути 17 - electric jacks for changing the angle of inclination of the rail
18 - рабочий груз 18 - work load
19 - рельсовый погрузчик  19 - rail loader
20 - горизонтальная проекция высоты верхнего яруса рабочих грузов  20 - horizontal projection of the height of the upper tier of working loads
Фиг. 3 - Схема ландшафта, когда целесообразно применить устройство для подъема грузов наклонного исполнения. FIG. 3 - Landscape diagram, when it is advisable to use a device for lifting loads of inclined design.
21 - магистраль перемещения противовеса 22 - колеса противовеса 21 - the line of movement of the counterweight 22 - counterweight wheels
23 - упор конструкции грузовой платформы подъемного транспортного средства наклонного исполнения  23 - emphasis on the design of the cargo platform of a lifting vehicle of inclined design
Фиг. 4. Грузовая платформа подъемного транспортного средства FIG. 4. Loading platform of a lifting vehicle
24 - ролики качения (рольганги) 24 - rolling rollers (live rolls)
25 - направляющие балки механизма платформы горизонтального перемещения грузов  25 - guide beams of the mechanism of the platform horizontal movement of goods
26 - электропривод платформы горизонтального перемещения грузов  26 - electric platform for horizontal movement of goods
27 - направляющие ролики вертикального движения грузовой платформы 27 - guide rollers of the vertical movement of the cargo platform
28 - элементы фиксации горизонта высоты в режимах загрузки / выгрузки грузовой платформы 28 - elements for fixing the height horizon in the loading / unloading modes of the cargo platform
29 - элемент скольжения механизма платформы горизонтального перемещения грузов  29 - a sliding element of the mechanism of the platform horizontal movement of goods
30 - конструктивный элемент  30 - structural element
Фиг. 5. Регулирование угла наклона рельсовых путей на верхнем и нижнем горизонтах. FIG. 5. Regulation of the angle of inclination of rail tracks on the upper and lower horizons.
31 - площадка горизонтального перемещения и хранения грузов 31 - platform horizontal movement and storage of goods
32 - ось углового перемещения рельсового пути  32 - axis of the angular movement of the rail
Фиг. 6. Многодвигательный электропривод FIG. 6. Multi-motor drive
33 - Подшипник вала 33 - shaft bearing
34 - вал генератора  34 - generator shaft
35 - звездочка привода электродвигателя ускоренного подъема  35 - asterisk drive electric motor accelerated lift
36 - электромуфты  36 - electric couplings
37 - электромуфта звездочки цепной передачи  37 - the electrical chain sprocket
38 - электрические двигатели пары электрических машин, которые обеспечивают подъем рабочих грузов  38 - electric motors of a pair of electric machines that provide lifting work loads
39 - генератор  39 - generator
40 - лебедочные барабаны  40 - winch drums
41- тросы противовеса и тросы грузовой платформы  41- counterweight cables and cargo platform cables
42 - электродвигатель ускоренного подъема  42 - electric motor accelerated lift
43 - механический тормоз  43 - mechanical brake
44 - вал пары электрических машин, которые обеспечивают подъем рабочих грузов  44 - a shaft of a pair of electric machines that provide lifting work loads
45 - вал лебедочных барабанов  45 - shaft winch reels
13 thirteen
ИСПРАВЛЕННЫЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 91) Краткое описание Способа FIXED SHEET (RULE 91) Brief Description of the Method
Решение поставленной задачи достигается за счет использования Способа повышения энергоэффективности и производительности процессов аккумулирования и воспроизведения электроэнергии в системах аккумулирования энергии гравитационного принципа действия, используемые для накопления, хранения и воспроизведения электроэнергии массу твердого тела, который применяется при проектировании и эксплуатации ГТА.  The solution to this problem is achieved through the use of the Method of increasing energy efficiency and productivity of the processes of accumulation and reproduction of electricity in energy storage systems of the gravitational principle of action, the mass of solids used to accumulate, store and reproduce electricity is used in the design and operation of GTA.
К линии электроснабжения (1), которая соединяет ГТА с внешней электросетью, через устройство, которое обеспечивает преобразование переменного тока в постоянный и наоборот (3), подключен блок аккумуляторов постоянного тока (4) с системой автоматического управления (7), Блок аккумуляторов постоянного тока (4) выполняет прием и временное хранение части или полного объема электроэнергии передаваемой между ГТА (6) и внешней сетью. Эта электроэнергия принимается блоком аккумуляторов постоянного тока с существующими параметрами нагрузки и передается дальше с оптимальными для принимающей системы параметрами нагрузки, при этом часть электрической энергии, которая не передавалась для хранения в блок аккумуляторов постоянного тока (4), передается напрямую от передающей к принимающей системе. В зависимости от направления передачи электроэнергии и ГТА (6) и внешняя сеть могут быть передающей или принимающей системой. Запас энергии и резерв мощности хранения блока аккумуляторов постоянного тока (4) обеспечивают мгновенное балансирование нагрузки и обеспечивает работу электрических машин ГТА в номинальных режимах. Кроме этого блок аккумуляторов постоянного тока (4) постоянно сохраняет объем электрической энергии, достаточной для энергообеспечения аварийных систем ГТА (6) и при возникновении аварийных ситуаций обеспечивает этой энергией аварийные системы.  A power supply unit (4) with an automatic control system (7), a DC power supply unit, is connected to the power supply line (1), which connects the GTA to the external power supply, through a device that provides conversion of alternating current to direct and vice versa (3) (4) performs the reception and temporary storage of part or the total amount of electricity transmitted between the GTA (6) and the external network. This electric power is received by the DC battery pack with existing load parameters and transferred further with load parameters optimal for the receiving system, while part of the electric energy that was not transferred for storage to the DC battery pack (4) is transmitted directly from the transmitter to the receiver system. Depending on the direction of transmission of electricity and the GTA (6) and the external network can be a transmitting or receiving system. The energy reserve and storage capacity reserve of the DC battery pack (4) provide instant load balancing and ensure the operation of electric GTA machines in nominal conditions. In addition, the DC battery pack (4) constantly saves the amount of electric energy sufficient to power the emergency GTA systems (6) and, in the event of an emergency, provides emergency systems with this energy.
Выполнение перемещения рабочих грузов (18) на разных горизонтах высоты осуществляется только под уклон, для чего перед началом каждого нового цикла, который предусматривает изменение направления перевозки рабочих грузов (18), электропроводящие домкраты изменения угла наклона рельсового пути (17) изменяют угол наклона рельсовых путей (15) для создания уклона в направлении движения перемещения рабочих грузов (18). После чего рельсовый погрузчик (19) начинает выполнять перемещение рабочих грузов (18). При этом рельсовый погрузчик (19) всегда принимает, перевозит и устанавливает рабочий груз (18) на заданной горизонтальной высоте, с максимальной амплитудой изменения высоты до 15 сантиметров. Штабелирование рабочих грузов (18) осуществляется простой установкой - один груз устанавливается на другой. Торможение при опускании рабочего груза (18) во время цикла воспроизводства энергии (генерации), генерация выполняется с использованием электрического двигателя пары электрических машин (38), которые обеспечивают подъем рабочих грузов. Эти электрические машины являются обратимыми и переводятся в генераторный режим работы. Электрические машины, которые работают в генераторном режиме под действием электрической нагрузки создают расчетное механическое сопротивление. Для выполнения торможения подключается дополнительное механическое сопротивление. Дополнительное механическое сопротивление создается подключением дополнительной генерирующей мощностью с дополнительной электрической нагрузкой. Для этого подключается к генерации дополнительные машины многодвигательного электропривода. С этой целью можно применять как двигатель на одном валу с генератором, так и подключать дополнительные электрические машины, которые установлены на валах, которые присоединяются с использованием электромуфты (36). Moving working loads (18) at different height horizons is carried out only on a slope, for which before each new cycle, which involves changing the direction of transportation of working loads (18), the electrically conductive jacks changing the angle of inclination of the rail track (17) change the angle of inclination of the rail tracks (15) to create a slope in the direction of movement of the movement of working loads (18). After that, the rail loader (19) begins to carry out the movement of working loads (18). At the same time, the rail loader (19) always receives, transports and sets the working load (18) at a given horizontal height, with a maximum amplitude of height change of up to 15 centimeters. Stacking of working loads (18) is carried out by simple installation - one load is installed on another. Braking when lowering the working load (18) during the energy reproduction (generation) cycle, generation is performed using an electric motor of a pair of electric machines (38) that provide lifting of working loads. These electrical machines are reversible and are put into generator operation. Electric machines that operate in a generator mode under the influence of an electric load create a calculated mechanical resistance. To perform braking, additional mechanical resistance is connected. Additional mechanical resistance is created by connecting additional generating power with additional electrical load. For this, additional multi-engine electric drive machines are connected to the generation. For this purpose, it is possible to use both an engine on a single shaft with a generator, and connect additional electric machines that are mounted on shafts that are connected using an electric coupling (36).
Выполнение ускоренного перемещения ненагруженной грузовой платформы (11), выполняется отдельным электродвигателем ускоренного подъема (42), который через устройство, которое изменяет крутящий момент (цепная звездная передача или редуктор), с помощью электромуфты звездочки цепной передачи (37) сочетается с валом лебедочных барабанов (45) многодвигательного электропривода подъемного транспортного средства. Это обеспечивает высокую скорость вращения лебедочных барабанов (40), которые с помощью закрепленных тросов (41) имеющих разнонаправленное направление намотки перемещаю грузовую платформу (11) и противовес (13), который уравновешивает вес грузовой платформы (1 1). На время скоростного перемещения ненагруженной грузовой платформы (1 1) элекромуфты (36) отсоединяют валы других электрических машин электропривода подъемного транспортного средства.  The accelerated movement of an unloaded cargo platform (11) is performed by a separate accelerated lift motor (42), which, through a device that changes the torque (chain star gear or gearbox), is combined with the chain drive sprocket coupling (37) with a winch drum shaft ( 45) multi-motor electric hoisting vehicle. This ensures a high rotation speed of the winch drums (40), which with the help of fixed cables (41) having a multidirectional winding direction move the cargo platform (11) and the counterweight (13), which balances the weight of the cargo platform (1 1). For the speed of moving an unloaded cargo platform (1 1), the electric coupling (36) disconnects the shafts of other electric machines of the electric drive of the lifting vehicle.
Для обеспечения возможности использования Способа, ГТА должна быть обеспечена базовыми конструкционными и техническими решениями и иметь оборудование, которое предлагается в общеизвестных технологиях ГТА. ГТА имеет энергетическую систему подключения к внешней электрической сети (1), которая имеет системы передачи электроэнергии (5), автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУ ТП) (2), устройства переключения и управления передачей электрической энергии от внешней энергосети в ГТА (6) и в обратном направлении от ГТА (6) к внешней энергосети. ГТА выполнены как отдельные блоки сочетающиеся линиями электропередач (5) и систем (2) в единый комплекс. ГТА имеет рассчитанное количество отдельных блоков. Каждый блок ГТА имеет подъемный транспортное средство (9) вертикального или наклонного исполнения, которые технологически связывают нижнюю и верхнюю площадки хранения и перемещения рабочих грузов. Каждая из этих площадок оборудована участком рельсовых путей (15), примыкающих к подъемному транспортного средства (9). Каждый участок рельсовых путей (15) должен быть оборудован автоматизированным рельсовым погрузчиком (19) типа козлового крана, который в свою очередь должен быть оборудован электроприводными механизмами движения и механизмами захвата, подъема и опускания рабочих грузов. Каждое подъемное транспортное средство (9) должно быть укомплектовано противовесом (13), комплектом рабочих грузов (18). Рабочие грузы (18) должны иметь пазы, которые по геометрии соответствующие механизмам захвата, подъема и опускания грузов рельсовых погрузчиков (19). Все механизмы системы и устройства должны быть оснащены и подключены к системам электропитания электроприводов, к системам автоматического управления всеми устройствами и механизмами, которые подключены к АСУ ТП (2). To ensure the possibility of using the Method, the GTA must be provided with basic structural and technical solutions and have equipment that is offered in the well-known GTA technologies. The GTA has an energy system connected to an external electric network (1), which has an electric power transmission system (5), an automated process control system (ACS TP) (2), devices for switching and controlling the transmission of electric energy from an external energy network to the GTA (6) and in the opposite direction from the GTA (6) to the external power grid. GTAs are made as separate units combined with power lines (5) and systems (2) in a single complex. GTA has a calculated number of individual blocks. Each GTA unit has a lift a vehicle (9) of vertical or inclined design, which technologically connect the lower and upper platforms for storing and moving working loads. Each of these sites is equipped with a section of rail tracks (15) adjacent to the lifting vehicle (9). Each section of rail tracks (15) must be equipped with an automated rail loader (19) such as a gantry crane, which in turn must be equipped with electric drive mechanisms for moving and mechanisms for capturing, raising and lowering working loads. Each lifting vehicle (9) must be equipped with a counterweight (13), a set of working loads (18). Working loads (18) must have grooves that are geometrically consistent with the mechanisms for gripping, raising and lowering cargo of rail loaders (19). All mechanisms of the system and devices must be equipped and connected to the power supply systems of electric drives, to the automatic control systems of all devices and mechanisms that are connected to the control system (2).
Кроме этого, для обеспечения возможности применения Способа система ГТА должен быть обеспечен дополнительными конструктивными и техническими решениями и иметь дополнительное оборудование: систему балансировки электрической нагрузки электрических машин ГТА и мгновенной балансировки входящей и исходящей мощности, которая включает в себя блок аккумуляторов постоянного тока (4) с устройством преобразования переменного тока в постоянный и обратно (3) и систему контроля и автоматического управления аккумулятора. Конструкция каждого подъемного транспортного средства (9) должна превышать уровень горизонтальной проекции высоты верхнего яруса рабочих грузов (20). Каждое подъемное транспортное средство оборудовано многодвигательным электроприводом (10). Грузовые платформы (11) подъемных транспортных средств (9) обеспечены платформами горизонтального перемещения грузов (12) которые в свою очередь, имеют элементы фиксации горизонта высоты в режимах загрузки / выгрузки грузовой платформы (28). Рельсовые погрузчики (19) оборудовано ответными деталями элементов фиксации горизонта высоты в режимах загрузки / выгрузки грузовой платформы (11). Рельсовые пути (15) установлено на балки жесткости (16), которые установлены на электропроводящие домкраты изменения угла наклона рельсового пути (17). Каждое подъемное транспортное средство (9) оборудовано гибридным многодвигательным электроприводом(Ю), который состоит из трех и более элементов - вала генератора (34), вала пары электрических машин (или валов нескольких пар обратимых электрических машин), обеспечивающих подъем рабочих грузов (44) и вала лебедочных барабанов (45). Каждый отдельный вал установлен подшипники вала (33). Валы сочетаются между собой электромуфтами (36). Вал генератора (34) жестко соединен с ротором генератора или последовательно соединяет роторы двух генераторов, при этом суммарная установленная мощность двух генераторовIn addition, to ensure the applicability of the Method, the GTA system must be provided with additional structural and technical solutions and have additional equipment: a system for balancing the electrical load of GTA electric machines and instantaneous balancing of incoming and outgoing power, which includes a block of DC batteries (4) with a device for converting AC to DC and vice versa (3) and a control and automatic control system for the battery. The design of each lifting vehicle (9) must exceed the level of horizontal projection of the height of the upper tier of working loads (20). Each lifting vehicle is equipped with a multi-engine electric drive (10). Cargo platforms (11) of lifting vehicles (9) are provided with platforms for horizontal movement of goods (12) which, in turn, have elements for fixing the height horizon in loading / unloading modes of the cargo platform (28). Rail loaders (19) are equipped with counterparts of the elements for fixing the height horizon in the loading / unloading modes of the cargo platform (11). Rail tracks (15) are mounted on stiffeners (16), which are mounted on electrically conductive jacks to change the angle of inclination of the rail track (17). Each lifting vehicle (9) is equipped with a hybrid multi-motor electric drive (U), which consists of three or more elements - the shaft of the generator (34), the shaft of a pair of electric machines (or the shafts of several pairs of reversible electric machines) that provide lifting of working loads (44) and shaft winch drums (45). Each individual shaft is fitted with shaft bearings (33). Shafts are interconnected by electro couplings (36). The generator shaft (34) is rigidly connected to the generator rotor or sequentially connects the rotors of two generators, while the total installed power of the two generators
(39) соответствует требуемой установленной мощности. Вал пары электрических машин, обеспечивающих подъем рабочих грузов (44) жестко соединяет последовательно установленные последовательно роторы пары электрических машин, обеспечивающих подъем рабочих грузов (38). На вал лебедочных барабанов (45) жестко установлены лебедочные барабаны (40) Один лебедочный барабан соединен подъемным тросами (41) с грузовой платформой (11), а второй лебедочный барабан (41) соединен тросами с противовесом (13). Противовес (13) подъемного транспортного средства (9) наклонного выполнения имеет магистраль перемещения противовеса (21) и колеса противовеса (22). Тросы противовеса и тросы грузовой платформы (41) имеют противоположные направления накручивания на лебедочные барабаны(39) corresponds to the required installed capacity. The shaft of a pair of electric machines that provide lifting of working loads (44) rigidly connects sequentially sequentially installed rotors of a pair of electric machines that provide lifting of working loads (38). Winch drums (40) are rigidly mounted on the shaft of the winch drums (45). One winch drum is connected by lifting cables (41) to the loading platform (11), and the second winch drum (41) is connected by cables to the counterweight (13). The counterweight (13) of the sloping vehicle (9) of the inclined embodiment has a counterbalance travel line (21) and counterweight wheels (22). Counterweight cables and cargo platform cables (41) have opposite directions of winding onto winch drums
(40). Вал лебедочных барабанов (45) оборудовано электромуфтой, которая обеспечивает соединение со звездочкой цепной передачи (37), которая принимает крутящий момент от электродвигателя ускоренного подъема (35). ГТА должна быть оборудована аварийной электромеханической тормозной системой. (40). The shaft of the winch drums (45) is equipped with an electrofusion coupling, which provides a connection to the chain sprocket (37), which receives torque from the accelerated lift motor (35). The GTA must be equipped with an emergency electromechanical brake system.
Детальное описание изобретения  DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Далее предлагается ознакомиться с деталями изобретения в процессе описания эксплуатации ГТА с применением Способа:  It is further proposed that you familiarize yourself with the details of the invention in the process of describing the operation of a GTA using the Method:
ГТА проектируется под заданные параметры с учетом параметров номинальной работы каждого блока ГТА во время аккумулирования и воспроизводства энергии. Расчет ведется на основании параметров сочетания мощностей отдельных блоков ГТА. В расчет принимается вариативность режимов мощности работы отдельных блоков ГТА.  GTA is designed for specified parameters, taking into account the parameters of the rated operation of each GTA unit during energy storage and reproduction. The calculation is based on the parameters of the combination of capacities of individual GTA units. The variability of power modes of individual GTA units is taken into account.
Для успешного применения Способа, алгоритмы автоматизированной системы управления технологическим процессом АСУ ТП (2) ГТА рассчитываются и выполняются только исходя из параметров полного выполнения каждым отдельным блоком ГТА (6) каждого полного цикла перемещения отдельного рабочего груза (18), что по предназначению цикла обеспечивает или накопление соответствующего объема энергии, или ее воспроизводства. Это условие является одним из ключевых требований для проектирования ГТА (6). Поскольку применение Способа, за счет использования блока аккумуляторов постоянного тока (4), создает возможность постоянно иметь и использовать запас накопленной энергии и резерв свободных мощностей для потребления энергии на хранение, то это техническое решение позволяет использовать этот оперативный резерв мощностей для одновременного балансирования мощности внешней сети и ГТА. Следовательно, эксплуатационные условия ГТА (6), заложенные в алгоритм АСУ ТП (2) полностью исключают возможность промежуточных остановок во время выполнения полного цикла. Для выполнения вышеупомянутых технических условий, АСУ ТП (2) в заданном алгоритме обеспечивает подключение систем и исполнительных механизмов ГТА (6). Алгоритм, заложенный в АСУ ТП (2) использует статистические показатели нагрузки реального времени и рассчитывает и дает сигналы на подключение к использованию рассчитанной мощности (отдельных блоков) ГТА (6), обеспечивает минимальное использование резервных мощностей с учетом вышеупомянутых технических условий эксплуатации ГТА (6 ). Блок аккумуляторов постоянного тока (4), который через устройство преобразования переменного тока в постоянный и обратно (3) подключен к линии электроснабжения (5), которая соединяет ГТА с внешней электросетью (1). Подключение к использованию отдельных аккумуляторов, входящих в блок аккумуляторов постоянного тока (4) к зарядке или к выдаче электроэнергии, обеспечивает система контроля и автоматического управления этого аккумулятора (7). Блок аккумуляторов постоянного тока (4), в комплексе с устройством преобразования переменного тока в постоянный и обратно (3) и системой контроля и автоматического управления этого аккумулятора (7), а также с коммуникационной сетью резервной системы (8), в дальнейшем вместе именуются как резервная система. For the successful application of the Method, the algorithms of the automated process control system of the automatic process control system (2) of the gas turbine are calculated and executed only on the basis of the parameters for the complete completion by each separate gas turbine unit (6) of each full cycle of movement of an individual workload (18), which, according to the purpose of the cycle, provides either accumulation of an appropriate amount of energy, or its reproduction. This condition is one of the key requirements for the design of GTA (6). Since the application of the Method, through the use of a block of DC batteries (4), makes it possible to constantly have and use the accumulated energy reserve and spare capacity reserve for energy consumption for storage, this technical solution allows using this operational reserve of capacities for simultaneous balancing of external network power and GTA. Therefore, the operating conditions of the GTA (6), incorporated into the ACS TP algorithm (2), completely exclude the possibility of intermediate stops during the full cycle. To fulfill the aforementioned technical conditions, the automatic process control system (2) in a given algorithm provides the connection of GTA systems and actuators (6). The algorithm laid down in the industrial control system (2) uses statistical indicators of the real-time load and calculates and gives signals for connecting to the use of the calculated power (individual units) of the GTA (6), ensures the minimum use of reserve capacities taking into account the above-mentioned technical conditions for the operation of the GTA (6) . The DC battery pack (4), which is connected to the power supply line (5) through the AC to DC converter and vice versa (3), which connects the GTA to an external power supply network (1). Connection to the use of individual batteries included in the DC battery pack (4) for charging or for the generation of electricity is ensured by the control and automatic control system of this battery (7). The DC battery pack (4), in combination with the AC to DC conversion device (3) and the control and automatic control system for this battery (7), as well as the backup system communication network (8) are hereinafter referred to as backup system.
Резервная система, в зависимости от мощности и емкости хранения может использоваться в буферном, компенсационном или в комбинированном режимах. При использовании в буферном режиме резервная система должна использовать блок аккумуляторов постоянного тока (4) большей суммарной мощности и емкости. В буферном режиме применяется схема присоединения к электрическим сетям, когда вся нагрузка по внешней сети (1) поступает на промежуточное аккумулирование в резервную систему, а затем из резервной системы, в оптимальном режиме для ГТА (6), нагрузка передается на аккумулирование в ГТА (6). То есть пока часть аккумулирующих мощностей резервной системы принимает энергию из внешней сети, другая часть выдает энергию для ГТА и таким образом части аккумулирующих мощностей резервной системы, изменяя фазы аккумулирования и выдачи энергии обеспечивают аккумулирование энергии ГТА (6). При необходимости передачи энергии от ГТА (6) во внешнюю сеть (1) - соответственно таким же образом энергия передается через резервную систему к внешней сети. Но в этом случае мощность и емкость резервной системы может составлять до 10 и более процентов мощности и емкости ГТА, а сверхинтенсивный режим работы резервной системы негативно влиять на сроки эксплуатации аккумуляторов резервной системы (4). Резервная система значительно меньшей мощности и емкости хранения может использоваться в компенсационном режиме, то есть применяется схема присоединения к электрическим сетям, когда основная часть нагрузки передается напрямую от внешней сети (1) на ГТА (6) или в обратном направлении (в зависимости от исполнения цикла аккумулирования или генерации), а в резервную систему на хранение направляются только излишки нагрузки и объемы электрической энергии для поддержания оперативного баланса резервной системы. В этом случае система контроля и автоматического управления аккумуляторами постоянного тока (7) постоянно, в реальном времени обеспечивает поддержание баланса наполненной и свободной мощностей блока аккумуляторов постоянного тока (4), обеспечивает мгновенное удаление кратковременной избыточной мощности, или мгновенно поставляет энергию для покрытия кратковременных провалов мощности. Для использования в комбинированном режиме резервная система, которая имеет техническую возможность работать в буферном режиме имеет два алгоритма использования буферный режим и компенсационный, при этом имеет техническую возможность использовать ту или иную схему присоединения к электрическим сетям. The backup system, depending on the capacity and storage capacity, can be used in buffer, compensation, or in combined modes. When used in buffer mode, the backup system must use a block of DC batteries (4) of greater total power and capacity. In the buffer mode, the circuit for connecting to electric networks is used, when all the load on the external network (1) is supplied to the intermediate storage system in the backup system, and then from the backup system, in the optimal mode for the GTA (6), the load is transferred to the storage system in the GTA (6) ) That is, while part of the accumulating capacities of the backup system receives energy from the external network, another part provides energy for the GTA, and thus part of the accumulating capacities of the backup system, changing the phases of energy storage and delivery, provide energy storage of the GTA (6). If it is necessary to transfer energy from the GTA (6) to the external network (1) - accordingly, in the same way, energy is transmitted through the backup system to the external network. But in this case, the capacity and capacity of the backup system can be up to 10 or more percent of the power and capacity of the GTA, and the super-intensive mode of operation of the backup system can negatively affect the battery life backup system (4). The backup system of much lower power and storage capacity can be used in compensation mode, that is, a connection scheme to electric networks is used when the bulk of the load is transferred directly from the external network (1) to the GTA (6) or in the opposite direction (depending on the execution of the cycle accumulation or generation), and only surplus loads and volumes of electric energy are sent to the backup system for storage to maintain the operational balance of the backup system. In this case, the control system and automatic control of DC batteries (7) constantly, in real time, maintains a balance of the filled and free capacities of the DC battery pack (4), provides instant removal of short-term excess power, or delivers energy instantly to cover short-term power failures . For use in combined mode, the backup system, which has the technical ability to work in the buffer mode, has two algorithms for using the buffer mode and the compensation mode, while it has the technical ability to use one or another scheme for connecting to electric networks.
Электрические машины блока ГТА (6), который определен системой АСУ ТП (2) для выполнения процесса аккумулирования энергии по определенному алгоритму обеспечивают выполнение функций, управляя приводами соответствующих механизмов, оборудования, приборов, и т.д. Это выполняется следующим образом: электропроводящие домкраты изменения угла наклона рельсового пути (17) обеспечивают угол наклона рельсовых путей нижнего и верхнего горизонтов блоков ГТА (6), которые задействованы в выполнении циклов аккумулирования энергии. Во время аккумулирования угол наклона рельсовых путей обеспечивает уклон в нижнем горизонте - в сторону подъемного транспортного средства (9), а на верхнем горизонте - от подъемного транспортного средства (9). Рельсовый погрузчик (19) поднимает определенный рабочий груз (18), поднимает его на 3-5 см и перевозит к подъемному транспортному средству (9). Грузовая платформа (11) зафиксирована механическим тормозом (43) на высоте яруса штабеля с которого транспортируется рабочий груз. Электропривод платформы горизонтального перемещения рабочих грузов (26) обеспечивает выдвижение платформы горизонтального перемещения рабочих грузов (12) и обеспечивает механическое сочленение с конструкцией рельсового погрузчика (19), который был загружен рабочим грузом (18) и установлен в определенном месте для передачи рабочего груза (18). Рельсовый погрузчик (19) опускает подъемные механизмы, рабочий груз (18) устанавливается на платформу горизонтального перемещения рабочих грузов (26), которая перемещается на определенную позицию на грузовой платформе (11) и разъединяется с рельсовым погрузчиком (19). Вал пары электрических машин, обеспечивающих подъем рабочих грузовThe electric machines of the GTA unit (6), which is determined by the ACS TP system (2) for performing the energy storage process according to a certain algorithm, provide the execution of functions by controlling the drives of the corresponding mechanisms, equipment, devices, etc. This is done as follows: the electrically conductive jacks of changing the angle of inclination of the rail track (17) provide the angle of inclination of the rail tracks of the lower and upper horizons of the GTA units (6), which are involved in performing energy storage cycles. During accumulation, the angle of inclination of the rail tracks provides a bias in the lower horizon - towards the lifting vehicle (9), and on the upper horizon - from the lifting vehicle (9). A rail loader (19) lifts a certain working load (18), raises it by 3-5 cm and carries it to a lifting vehicle (9). The loading platform (11) is fixed with a mechanical brake (43) at the height of the stack tier from which the working load is transported. The electric drive of the platform for horizontal movement of working loads (26) provides extension of the platform for horizontal movement of working loads (12) and provides mechanical articulation with the design of the rail loader (19), which was loaded with a working load (18) and installed in a specific place for transferring the working load (18) ) A rail loader (19) lowers the lifting mechanisms, the working load (18) is installed on the platform for horizontal movement of working loads (26), which moves to a certain position on the loading platform (11) and is disconnected from the rail loader (19). Shaft of a pair of electric machines for lifting working loads
(44) с помощью электромуфты (36) сочетается с валом лебедочных барабанов(44) using an electrofusion coupling (36) combined with a winch drum shaft
(45). Другие электромуфты (36) отсоединяют все остальные валы с другими электрическими машинами и приводами. Электрические двигатели пары электрических машин, обеспечивающих подъем рабочих грузов (38) начинает вращать вал лебедочных барабанов (45), который вращаясь, разматывает тросы противовеса и наматывает тросы грузовой платформы (41) обеспечивая подъем грузовой платформы (11) на верхний горизонт и обеспечивает ее остановку на высоте яруса штабеля, который определен для установки рабочего груза (18). На время остановки грузовая платформа (11) зафиксирована механическим тормозом (43). Процесс выгрузки рабочего груза (18) на верхнем горизонте происходит в обратной последовательности процесса загрузки. Процесс перемещения ненагруженной грузовой платформы (11) для выполнения следующего цикла погрузки и перемещения рабочего груза (18) происходит с повышенной скоростью, в энергосберегающем режиме. Это перемещение выполняется электродвигателем ускоренного подъема (42), который с применением собственного привода (цепной или ременной передачи и т.п.) передает крутящий момент на звездочку привода электродвигателя ускоренного подъема (35), которая с помощью электромуфты звездочки цепной передачи (37) сочетается с валом лебедочных барабанов (45). Вращение лебедочных барабанов (40) к которым прикреплены тросы противовеса и тросы грузовой платформы (41), которые имеют разнонаправленное направление намотки перемещают грузовую платформу (11) одновременно с противовесом (13), который уравновешивает вес грузовой платформы (11). На время скоростного перемещения ненагруженной грузовой платформы елекромуфты (36) отсоединяют все остальные валы электропривода подъемного транспортного средства. При применении подъемного транспортного средства наклонного исполнения, для противовеса (13) обустраивают магистраль перемещения противовеса (21), а противовес (13) оснащают колесами противовеса (22). (45). Other electrical couplings (36) disconnect all other shafts with other electrical machines and drives. Electric motors of a pair of electric machines that provide the lifting of working loads (38) begins to rotate the shaft of the winch drums (45), which rotates, unwinds the counterweight cables and wraps the cables of the cargo platform (41), ensuring the lifting of the cargo platform (11) to the upper horizon and ensures its stop at the height of the stack tier, which is defined for the installation of the working load (18). During the stop, the loading platform (11) is fixed by a mechanical brake (43). The process of unloading the working load (18) on the upper horizon occurs in the reverse sequence of the loading process. The process of moving an unloaded cargo platform (11) to perform the next cycle of loading and moving the working load (18) occurs at an increased speed, in an energy-saving mode. This movement is carried out by an accelerated lift electric motor (42), which, using its own drive (chain or belt drive, etc.), transmits torque to the drive sprocket of the accelerated lift electric motor (35), which is combined with the help of the chain drive sprocket coupling (37) with a winch drum shaft (45). The rotation of the winch drums (40) to which the counterweight cables and the cargo platform cables (41) are attached, which have a multidirectional winding direction, move the cargo platform (11) simultaneously with the counterweight (13), which balances the weight of the cargo platform (11). At the time of high-speed movement of the unloaded cargo platform, the electric coupling (36) disconnects all other electric drive shafts of the lifting vehicle. When using an inclined lifting vehicle, for the counterweight (13), the counterweight movement line (21) is equipped, and the counterweight (13) is equipped with counterweight wheels (22).
Электрические машины блока ГТА (6), который определен АСУ ТП (2) для выполнения процесса воспроизводства энергии выполняют такую же последовательность действий, но в обратном направлении, за исключением некоторых изменений в составляющих процессах. При воспроизведении энергии угол наклона рельсовых путей обеспечивает уклон на нижнем горизонте - от подъемного транспортного средства (9), а на верхнем горизонте - в сторону подъемного транспортного средства (9). Вал генератора (34) с помощью электромуфты (36) сочетается с валом лебедочных барабанов (45). Другие электромуфты (36) отсоединяют все остальные валы. Поскольку номинальные параметры работы генератора (обратимой электрической машины, переведенной в режим работы генератора) рассчитаны для того, чтобы при номинальной электрической нагрузке создавать заданную механическую нагрузку, что обеспечивает постоянную скорость движения нагруженной грузовой платформы вниз и таким образом Способ обеспечивает выполнение цикла с четким соответствием параметров электрической нагрузки, то генератор практически с начала движения переходит в номинальный режим работы, что положительно отражается на КПД. Через определенное время движения, на определенной высоте спуска выполняется торможение. Торможение выполняется дополнительной механической нагрузкой, которая создается подключением дополнительной генерируемой мощности. Этот процесс выполняется подключением к работе на время торможения дополнительных электрических машин, которые работают в генераторном режиме и имеют расчетную электрическую нагрузку. Для выполнения торможения может подключаться либо генератор пары электрических машин на одном валу или дополнительным присоединением електромувфтой (36) дополнительных электрических машин, которые установлены на отдельном валу. Таким образом создается требуемая конфигурация электрических машин, которые соединяются с валом лебедочных барабанов (45) и создают заданные параметры механической нагрузки. В случае необходимости, для выполнения точной остановки грузовой платформы (11) в заданной точке одна из задействованных электрических машин переводится в тормозной режим. После полной остановки грузовой платформы (11) высоте, которая определяется АСУ ТП (2), положение грузовой платформы (1 1) фиксируется механическим тормозом (43) и начинается процесс выгрузки рабочего груза (18). The electric machines of the GTA unit (6), which is determined by the automatic process control system (2), perform the same sequence of actions to perform the energy reproduction process, but in the opposite direction, with the exception of some changes in the constituent processes. When reproducing energy, the angle of inclination of the rail tracks provides a bias on the lower horizon - from the lifting vehicle (9), and on the upper horizon - towards the lifting vehicle (9). The generator shaft (34) with the help of an electrofusion coupling (36) is combined with the shaft of the winch drums (45). Other electrical couplings (36) disconnect all other shafts. Because the the nominal parameters of the generator (a reversible electric machine, switched to the generator mode) are designed to create a given mechanical load at rated electric load, which ensures a constant speed of the loaded cargo platform down and thus the Method ensures a cycle with a clear correspondence of the electric parameters load, the generator almost from the beginning of the movement goes into the nominal mode of operation, which positively affects the efficiency. After a certain movement time, at a certain descent height, braking is performed. Braking is performed by additional mechanical load, which is created by connecting additional generated power. This process is carried out by connecting to the work during braking additional electric machines that operate in a generator mode and have a calculated electrical load. To perform braking, either a generator of a pair of electric machines on one shaft or an additional connection of additional electric machines that are mounted on a separate shaft by an electromuft (36) can be connected. Thus, the required configuration of electric machines is created, which are connected to the shaft of the winch drums (45) and create the specified parameters of the mechanical load. If necessary, to perform an exact stop of the cargo platform (11) at a given point, one of the electric machines involved is put into the braking mode. After the cargo platform (11) is completely stopped, the height determined by the automated process control system (2), the position of the cargo platform (1 1) is fixed by a mechanical brake (43) and the process of unloading the working load (18) begins.
Технический результат  Technical result
Техническим результатом изобретенного Способа является решение технических задач, которые сформулированы в техническом задании - решена проблема несоответствия амплитуды колебаний нагрузок внешней сети и нагрузок, которые продуцируют электрические машины ГТА. Таким образом, создана техническая возможность подключения ГТА к внешней сети. Создана техническая возможность для получения КПД системы в целом до приемлемого уровня 70-80%. Создана техническая возможность для увеличения производительности ГТА и одновременного использования установленной мощности всей системы до 75%. Создана техническая возможность выполнять реакцию ГТА на изменения нагрузки в пределах 200 - 300 миллисекунд. The technical result of the invented Method is the solution of technical problems that are formulated in the terms of reference - the problem of the mismatch of the amplitude of the fluctuations in the loads of the external network and the loads that are produced by GTA electric cars is solved. Thus, the technical ability to connect the GTA to an external network was created. A technical opportunity has been created for obtaining the efficiency of the system as a whole to an acceptable level of 70-80%. A technical opportunity was created to increase the performance of the GTA and at the same time use the installed capacity of the entire system to 75%. The technical ability has been created to perform the GTA reaction to load changes within 200 - 300 milliseconds.
Задачи, которые сформулированы в техническом задании и решение которых предложены в этом Способе, обеспечивают решение проблемы несоответствия амплитуды колебаний нагрузок внешней сети и нагрузок, которые продуцируют электрические машины ГТА. Этот Способ за счет использования резервной системы обеспечивает техническую возможность подключения ГТА к внешней сети с параметрами времени реакции ГТА на необходимость реакции изменениях нагрузки внешней сети в пределах 200 - 300 миллисекунд. Существующие технические параметры ряда качественных аккумуляторных систем постоянного тока, среди которых литий-ионные, свинцовые и подобные аккумуляторы и суперконденсаторные системы позволяют спроектировать комбинацию отдельных аккумуляторных блоков, которые будут способны принимать и отдавать электроэнергию в соответствии с требуемой амплитудой колебаний нагрузки, если резервная система при проектировании и строительстве учитывала этот диапазон колебаний. Аккумуляторы постоянного тока имеют возможность выдавать всю накопленную энергию в объеме, близком к установленной мощности почти одновременно. Номинальная скорость реакции аккумуляторов постоянного тока находится в пределах 200 - 300 миллисекунд. The tasks that are formulated in the terms of reference and the solution of which is proposed in this Method provide a solution to the problem of non-compliance the oscillation amplitudes of the external network loads and the loads that GTA electric cars produce. This method through the use of a backup system provides the technical ability to connect the GTA to the external network with the parameters of the reaction time of the GTA to the need to respond to changes in the load of the external network within 200 - 300 milliseconds. The existing technical parameters of a number of high-quality DC battery systems, including lithium-ion, lead and similar batteries and supercapacitor systems, allow you to design a combination of individual battery packs that will be able to receive and deliver electricity in accordance with the required amplitude of load fluctuations, if the backup system is designed and construction took into account this range of fluctuations. DC batteries have the ability to deliver all the stored energy in a volume close to the installed capacity almost simultaneously. The nominal reaction rate of DC batteries is between 200 and 300 milliseconds.
Задачи, которые сформулированы в техническом задании и решение которых обеспечивают достижение КПД системы в целом до приемлемого уровня 70- 80% в этом Способе решается за счет использования резервной системы, которая, обеспечивает работу электрических машин ГТА в номинальных режимах. КПД электрических машин при работе в номинальных режимах составляет 94-96%. Перерывы в циклах, требующие выполнения энергозатратных режимов: повторений пусков, разгона, торможения и отмены циклов - полностью устранены. Также устранены затраты на использование лишних механизмов, передающих и превращают крутящий момент, что позволяет сократить затраты энергии на 4-6%. Возможность использования вместо одной электрической машины двух, с суммарной соответствующей мощностью на 50% снижают затраты энергии на инерцию электрических машин. Предложенная система торможения скорости при окончании цикла воспроизводства энергии позволяет эффективно перераспределить энергию торможения и направить на генерацию электроэнергии до 75% от кинетической энергии, которая высвобождается на отрезке тормозного пути. Предложенная система логистики перемещений рабочих грузов на верхнем и нижнем горизонтах хранения, за счет выполнения перевозки рабочих грузов только в сторону уклона, на короткое расстояние и без невозвратных затрат энергии на подъем рабочих грузов при штабелировании, обеспечивает возможность выдержать минимальный показатель энергозатрат на горизонтальную логистику. Задачи, которые сформулированы в техническом задании и решение которых обеспечивают рост производительности за счет обеспечения возможности одновременно использовать до 75% установленной мощности ГТА в этом Способе решается за счет отказа от взаимного балансировки веса грузовыми платформами, а взамен этого использовать отдельный противовес и отдельный электродвигатель с электроприводом, обеспечивающий ускоренное перемещение незагруженной грузовой платформы и, таким образом, при минимальных энергозатратах выполнять перемещение ненагруженной грузовой платформы с ускоренной скоростью - в три и более раз быстрее. The tasks that are formulated in the technical task and the solution of which ensures the achievement of the efficiency of the system as a whole to an acceptable level of 70-80% in this Method is solved by using a backup system that ensures the operation of electric GTA machines in nominal modes. The efficiency of electric machines when operating in nominal modes is 94-96%. Breaks in cycles that require energy-consuming modes: repetitions of starts, acceleration, braking and canceling cycles are completely eliminated. Also eliminated the cost of using unnecessary mechanisms that transmit and turn torque, which reduces energy costs by 4-6%. The possibility of using two instead of one electric machine, with a total corresponding power of 50%, reduces the energy costs of the inertia of electric machines. The proposed speed braking system at the end of the energy reproduction cycle allows you to effectively redistribute the braking energy and direct up to 75% of the kinetic energy that is released along the stopping distance to generate electricity. The proposed logistics system for the movement of working loads on the upper and lower storage horizons, due to the transportation of working goods only in the direction of the slope, for a short distance and without the irretrievable cost of energy for lifting working loads during stacking, provides the ability to withstand the minimum indicator of energy costs for horizontal logistics. The tasks that are formulated in the technical task and the solution of which provide an increase in productivity by providing the ability to simultaneously use up to 75% of the installed capacity of the GTA in this Method is solved by refusing mutual balancing of the weight of the cargo platforms, and instead use a separate counterweight and a separate electric motor with electric drive , providing accelerated movement of an unloaded cargo platform and, thus, with minimal energy consumption, the movement is not agruzhennoy loading platform at an accelerated pace - in three or more times faster.
К описанию технического результата дополнительно ниже приводится сравнительный анализ технических параметров ГТА без и с применением заявленного изобретения.  The technical result is further described below with a comparative analysis of the technical parameters of the GTA without and using the claimed invention.
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000026_0001
Figure imgf000027_0001
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000026_0001
Figure imgf000027_0001

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
Способ повышения энергоэффективности и производительности процессов аккумулирования и воспроизведения электроэнергии в твердотельных електроаккумулирующих системах гравитационного принципа действия, где аккумулирование энергии происходит за счет накопления потенциальной энергии поднятой массы твердого тела, а воспроизведение энергии происходит за счет преобразования кинетической энергии массы твердого тела, которое опускается под воздействием гравитации, где для увеличения объемов накопления и воспроизводства энергии предусмотрено использование схемы челночного перемещения многих единиц рабочих грузов посредством одного подъемного транспортного средства, для чего обустраиваются логистические системы нижнего и верхнего горизонтов, применяется система, где несколько подъемных транспортных средств сочетаются электрическими сетями и общей системой управления и автоматики в единый комплекс, подключенный к внешней электросети, который отличается тем, что в линию электроснабжения (1), которая соединяет ГТА (6) с внешней электросетью, через устройство преобразования переменного тока в постоянный и обратно (3) присоединен блок аккумуляторов постоянного тока (4) с системой контроля и автоматического управления аккумулятором (7), который выполняет прием и временное хранение части или полного объема электроэнергии передаваемой между ГТА (6) и внешней сетью, эта электроэнергия принимается блоком аккумуляторов постоянного тока (4) с установленными параметрами нагрузки и выдается с хранения с оптимальными для принимающей системы параметрами нагрузки, при этом часть электрической энергии, не передается для хранение в блок аккумуляторов постоянного тока (4), а передается напрямую от передающей к принимающей системе, в зависимости от направления передачи электроэнергии, и ГТА (6) и внешнюю сеть используют в качестве передающей и / или принимающей системы, кроме этого блок аккумуляторов постоянного тока (4 ) постоянно сохраняет объем электрической энергии, достаточной для энергообеспечения аварийных систем ГТА (6) и при возникновении аварийных ситуаций обеспечивает этой энергией аварийные системы, выполнение перемещения рабочих грузов (18) на различных горизонтах высоты осуществляется только под уклон, для чего перед началом каждого нового цикла, который A way to increase energy efficiency and productivity of the processes of accumulation and reproduction of electricity in solid-state electroaccumulating systems of the gravitational principle of action, where the accumulation of energy occurs due to the accumulation of potential energy of the raised mass of the solid, and the reproduction of energy occurs due to the conversion of the kinetic energy of the mass of the solid, which falls under the influence of gravity where to increase the volume of energy storage and reproduction the use of the shuttle transport scheme for many units of working cargo by means of a single lifting vehicle was established, for which logistics systems of the lower and upper horizons are arranged, a system is used where several lifting vehicles are combined by electric networks and a common control and automation system into a single complex connected to an external electric network , which differs in that in the power supply line (1), which connects the GTA (6) with an external power supply, through a conversion device AC to direct and reverse (3), a DC battery pack (4) is connected with a control and automatic battery management system (7) that accepts and temporarily stores part or the total amount of electric power transmitted between the GTA (6) and the external network, this electricity is received by the DC battery pack (4) with the set load parameters and is issued from storage with optimal load parameters for the receiving system, while some of the electric energy is not transmitted I for storage in a block of DC batteries (4), but it is transmitted directly from the transmitting to the receiving system, depending on the direction of electric power transmission, and GTA (6) and the external network are used as a transmitting and / or receiving system, in addition to this, the battery pack DC (4) constantly saves the amount of electric energy sufficient to supply emergency GTA systems (6) and in case of emergencies provides emergency energy with this energy, the movement of working loads (18) and at different elevation horizons it is carried out only downhill, for which, before the start of each new cycle, which
26 26
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) предусматривает изменение направления перевозки рабочих грузов, электропроводящие домкраты изменения углу наклона рельсового путиSUBSTITUTE SHEET (RULE 26) provides for a change in the direction of transportation of working goods, electrically conductive jacks for changing the angle of inclination of the rail
(17) изменяют угол наклона рельсовых путей (15) для создания уклона в направлении движения перемещения рабочих грузов (18), после чего рельсовый погрузчик (19) начинает выполнять перемещение рабочих грузов (18), при этом рельсовый погрузчик (19) всегда принимает, перевозит и устанавливает груз (18) на одной горизонтальной высоте, с максимальной амплитудой изменения высоты до 15 сантиметров, установка рабочего груза (18) на грузовую платформу (11) происходит с применением электроприводной платформы горизонтального перемещения рабочих грузов (12), которая является составляющей частью механизмов грузовой платформы (11), на которую непосредственно устанавливается рабочий груз (18) и которая во время перегрузки рабочих грузов (18) осуществляет горизонтальное перемещение для технологического соединения с конструкцией рельсового погрузчика (19), что обеспечивает возможность подъемным механизмам рельсового погрузчикам (19) выполнять захват или высвобождение рабочих грузов(17) change the angle of inclination of the rail tracks (15) to create a slope in the direction of movement of the movement of working loads (18), after which the rail loader (19) begins to carry out the movement of working loads (18), while the rail loader (19) always accepts, transports and installs cargo (18) at the same horizontal height, with a maximum amplitude of change in height of up to 15 centimeters, installation of working cargo (18) on a cargo platform (11) is carried out using an electric drive platform for horizontal movement of working cargo (12), which It is an integral part of the mechanisms of the loading platform (11), onto which the working load (18) is directly installed and which, during the overload of working loads (18), carries out horizontal movement for technological connection with the design of the rail loader (19), which makes it possible for the lifting mechanisms of the rail loaders (19) carry out the capture or release of working loads
(18) на определенном месте, штабелирование рабочих грузов (18) осуществляется простой установкой, один на другой, подъемное транспортное средство (9) оборудовано многодвигательным электроприводом (10), конфигурация которого обеспечивает выполнение торможения при опускании рабочего груза (18) во время цикла воспроизводства энергии (генерации), когда к механическому сопротивлению, которое под электрической нагрузкой создает генератор, или спаренные два генератора (39) добавляется механическое сопротивление, которое при торможении создают электрические двигатели пары электрических машин, обеспечивающих подъем рабочих грузов (38), одна из которых работает в генераторном режиме, а вторая в тормозном режиме, выполнение увеличенной скорости перемещения ненагруженной грузовой платформы (11), которое выполняется отдельным электродвигателем ускоренного подъема (42 ), который через устройство, изменяющее крутящий момент обеспечивает вращение лебедочных барабанов (40), и при выполнении увеличенной скорости перемещения ненагруженной грузовой платформы (11), на другие электрические машины электропривода подъемного транспортного средства (10) крутящий момент не передается, при применении подъемного (18) at a certain place, stacking of working loads (18) is carried out by simple installation, one on top of the other, the lifting vehicle (9) is equipped with a multi-motor drive (10), the configuration of which ensures braking when lowering the working load (18) during the reproduction cycle energy (generation) when a mechanical resistance is added to the mechanical resistance that the generator creates under electrical load, or two paired generators (39), which when braking creates an electric engines of a pair of electric machines that provide lifting of working loads (38), one of which operates in a generator mode, and the second in a braking mode, the execution of an increased speed of movement of an unloaded cargo platform (11), which is performed by a separate accelerated lifting electric motor (42), which through the device that changes the torque provides rotation of the winch drums (40), and when performing an increased speed of movement of an unloaded cargo platform (11), to other electric machines lektroprivoda lifting the vehicle (10), the torque is not transmitted, when using the lifting
27 27
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) транспортного средства (9) наклонного исполнения, для противовеса (13) обустраивают магистраль перемещения противовеса (21), а противовес оснащают колесами противовеса (22). SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) of the vehicle (9) of inclined design, for the counterweight (13) equip the highway for moving the counterweight (21), and the counterweight is equipped with counterweight wheels (22).
28 28
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)  SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/UA2019/000108 2018-08-22 2019-08-16 Method for accumulating and recuperating electrical energy WO2020040717A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201808897 2018-08-22
UAA201808897 2018-08-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020040717A1 true WO2020040717A1 (en) 2020-02-27

Family

ID=69592764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2019/000108 WO2020040717A1 (en) 2018-08-22 2019-08-16 Method for accumulating and recuperating electrical energy

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020040717A1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113482868A (en) * 2021-06-08 2021-10-08 西安热工研究院有限公司 Modular gravity energy storage system with adjustable power and easy capacity expansion
WO2021260450A1 (en) * 2020-06-22 2021-12-30 Palaida Oleh Gravitational electromechanical battery
US20220163018A1 (en) * 2020-09-29 2022-05-26 Damien Michael Trevor Waller Gravitational Energy Storage Device
CN114784984A (en) * 2022-04-16 2022-07-22 郑澜涛 Gravity energy storage system
CN115467521A (en) * 2022-10-08 2022-12-13 广西博强建筑科技有限公司 Building aluminum mould board mounting height adjusting support
WO2023283258A1 (en) * 2021-07-07 2023-01-12 Energy Vault, Inc. Lift drive system for energy storage and delivery system
US11585328B2 (en) 2020-06-30 2023-02-21 Energy Vault, Inc. Energy storage and delivery system
US11746759B1 (en) * 2022-04-28 2023-09-05 Howard S. Mitz System and method for storing and releasing energy
US11761432B2 (en) 2021-12-13 2023-09-19 Energy Vault, Inc. Energy storage and delivery system and method
US11820629B2 (en) 2020-01-22 2023-11-21 Energy Vault, Inc. Damped self-centering mechanism

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US389713A (en) * 1888-09-18 Weight-motor
DE4135440A1 (en) * 1991-10-26 1993-04-29 Erich Kettler Electric generating plant for mains peak load coverage - uses potential energy of weights lowered into underground storage for return to surface in off=peak periods
US20020070553A1 (en) * 2000-12-08 2002-06-13 Pichit Likitcheva Method and apparatus for an automatic horizontal movement of a movable object utilizing the gravitation force
US20100301616A1 (en) * 2007-11-24 2010-12-02 Mohammed Abdulaziz Al-Khamis Method and apparatus for storing energy
WO2011019624A1 (en) * 2009-08-11 2011-02-17 Advanced Rail Energy Storage, Llc Utility scale electric energy storage system
WO2013005056A1 (en) * 2011-07-06 2013-01-10 Fraenkel Wright Limited Apparatus and method for electrical energy storage
CN103867408A (en) * 2014-03-24 2014-06-18 天津大学 Gravity energy storing system relying on massif
KR20160096433A (en) * 2015-02-05 2016-08-16 이강훈 Mass storage electric power storage with generating system
US20170288457A1 (en) * 2016-02-29 2017-10-05 Advanced Rail Energy Storage, Llc Ridgeline cable drive electric energy storage system

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US389713A (en) * 1888-09-18 Weight-motor
DE4135440A1 (en) * 1991-10-26 1993-04-29 Erich Kettler Electric generating plant for mains peak load coverage - uses potential energy of weights lowered into underground storage for return to surface in off=peak periods
US20020070553A1 (en) * 2000-12-08 2002-06-13 Pichit Likitcheva Method and apparatus for an automatic horizontal movement of a movable object utilizing the gravitation force
US20100301616A1 (en) * 2007-11-24 2010-12-02 Mohammed Abdulaziz Al-Khamis Method and apparatus for storing energy
WO2011019624A1 (en) * 2009-08-11 2011-02-17 Advanced Rail Energy Storage, Llc Utility scale electric energy storage system
WO2013005056A1 (en) * 2011-07-06 2013-01-10 Fraenkel Wright Limited Apparatus and method for electrical energy storage
CN103867408A (en) * 2014-03-24 2014-06-18 天津大学 Gravity energy storing system relying on massif
KR20160096433A (en) * 2015-02-05 2016-08-16 이강훈 Mass storage electric power storage with generating system
US20170288457A1 (en) * 2016-02-29 2017-10-05 Advanced Rail Energy Storage, Llc Ridgeline cable drive electric energy storage system

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11820629B2 (en) 2020-01-22 2023-11-21 Energy Vault, Inc. Damped self-centering mechanism
WO2021260450A1 (en) * 2020-06-22 2021-12-30 Palaida Oleh Gravitational electromechanical battery
US11746758B2 (en) 2020-06-30 2023-09-05 Energy Vault, Inc. Energy storage and delivery method
US11585328B2 (en) 2020-06-30 2023-02-21 Energy Vault, Inc. Energy storage and delivery system
US11719229B2 (en) 2020-06-30 2023-08-08 Energy Vault, Inc. Energy storage and delivery system and method
US11761431B2 (en) 2020-06-30 2023-09-19 Energy Vault, Inc. Elevator cage for energy storage and delivery system
US20220163018A1 (en) * 2020-09-29 2022-05-26 Damien Michael Trevor Waller Gravitational Energy Storage Device
CN113482868A (en) * 2021-06-08 2021-10-08 西安热工研究院有限公司 Modular gravity energy storage system with adjustable power and easy capacity expansion
CN113482868B (en) * 2021-06-08 2023-10-10 西安热工研究院有限公司 Modularized gravity energy storage system with adjustable power and easy capacity expansion
WO2023283258A1 (en) * 2021-07-07 2023-01-12 Energy Vault, Inc. Lift drive system for energy storage and delivery system
US11761432B2 (en) 2021-12-13 2023-09-19 Energy Vault, Inc. Energy storage and delivery system and method
CN114784984A (en) * 2022-04-16 2022-07-22 郑澜涛 Gravity energy storage system
US11746759B1 (en) * 2022-04-28 2023-09-05 Howard S. Mitz System and method for storing and releasing energy
CN115467521A (en) * 2022-10-08 2022-12-13 广西博强建筑科技有限公司 Building aluminum mould board mounting height adjusting support
CN115467521B (en) * 2022-10-08 2023-07-18 广西博强建筑科技有限公司 Building aluminum template mounting height adjusting support

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020040717A1 (en) Method for accumulating and recuperating electrical energy
US11746758B2 (en) Energy storage and delivery method
EP3423713B1 (en) Ridgeline cable drive electric energy storage system
RU2529123C2 (en) Power plant energy storage system
CN201843738U (en) Heavy-object power storage device
EP2745373B1 (en) Rail based potential energy storage for utility grid ancillary services
GB2594526A (en) Energy storage system
CN114735035B (en) Series-parallel connection type oil-electricity hybrid power monorail crane and control method
WO2020005095A1 (en) Industrial system for accumulating electrical energy
CN114784830A (en) Comprehensive physical energy storage system and energy storage method of gravity combined flywheel
CN113653612A (en) Solid gravity flow carrying equipment, gravity energy storage element and energy storage system
US11761432B2 (en) Energy storage and delivery system and method
CN211644373U (en) Power supply device for track crane
CN109132906B (en) Lifting balance energy storage device of crane lifting mechanism
CN115013266B (en) Control method of matrix type gravity energy storage system
CN219636187U (en) Multi-rail parallel gravity energy storage heavy object stacking system
CN219771599U (en) Gravity energy storage device capable of continuously charging and discharging
CN111017724A (en) Power supply device for track crane and control method thereof
CN115479000A (en) Gravity energy storage system and operation method
CN216044213U (en) Solid gravity flow carrying equipment, gravity energy storage element and energy storage system
WO2023224780A1 (en) Energy storage and delivery system and method
WO2023239264A1 (en) Gravitational energy storage system
PL245013B1 (en) Gravitational energy storage
CN116950863A (en) Wide-power-range vertical gravity energy storage system capable of being transported continuously
CN116480543A (en) Rail-type gravity energy storage system capable of being charged and discharged continuously and operation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19851088

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 24/06/2021)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19851088

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1