固体重力流运载设备及储能系统技术方案

本申请公开了一种固体重力流运载设备及储能系统，固体重力流运载设备包括重力储能元件移动轨道、动子主轨道、动子辅轨道、直线电机定子组和直线电机动子组，直线电机定子组包括设置于动子主轨道的主动力定子和设置于动子辅轨道的回程定子，直线电机动子组包括多个运载动子模块，其中部分运载动子模块连续排布于动子主轨道，另外部分运载动子模块与动子辅轨道配合移动，当运载动子模块与主动力定子电磁耦合时，随重力储能元件同步升起或下降，以将电能转换为重力势能进行存储或将重力势能转换为电能反馈回电网，当运载动子模块与回程定子配合时，回程定子驱动运载动子模块返回，以待再次进入动子主轨道。待再次进入动子主轨道。待再次进入动子主轨道。

【技术实现步骤摘要】
固体重力流运载设备及储能系统


[0001]本申请涉及重力储能领域，尤其涉及一种固体重力流运载设备及储能系统。

技术介绍

[0002]能源是人类生存与社会发展的物质基础，保障充足的能源供给是人民幸福生活的必要条件；太阳能永恒，取之不尽，用之不竭，若使太阳能成为人类的终极能源，人类将再也无须为化石能源的耗竭而担忧，再也无须因使用化石能源恶化环境而焦虑。
[0003]但太阳能存在实用性障碍。由于地球的自转作用，有向阳时的白昼和背阴时的黑夜；由于地球公转作用，有夏与冬阳光强弱的季差；并且地球表面土地与海洋的性质区别，和地形变化等各种因素造成水汽蒸发、空气对流的阴天、下雨等各种气象。昼、夜的间歇，冬、夏的季差，气象变化的阴天、下雨，这些都阻碍了太阳能的实用性。
[0004]通过储能可以实现太阳能的时空搬移，使之在任何时候都能稳定地使用来之太阳的能源。但是，以太阳能为供人类使用的终极能源，其数值巨大，能够适用平衡昼夜差、季差、气象差的储能，需要超大规模储能系统支持；需要巨大的储能资源保证。能源是人类生存和社会发展的基本物质，其经济性极具敏感度，低成本储能是必要条件；由于平衡昼夜差、季差、气象差所需的储能量值巨大，其与之相关的产业及其日常运行必须对环境友好。
[0005]目前已有的多种物理、化学的储能的技术，但以抽水蓄能为主。截止2017年，全球96％以上的储能装机为抽水蓄能，中国99％以上储能装机是抽水蓄能。现有储能项目的主要目的是为优化电网运行的削峰填谷，规模有限；就此，建设抽水储能电站可供地理资源已十分紧缺，电站选址越来越困难。虽然近几年化学储能项目增多，但是若要采用化学电池满足能源转型需要的超大的规模的储能，在资源保障、经济性、和环境承受上都不具有现实性。所以目前已有的物理、化学的储能技术均无法满足以能源转型为目的的超大规模要求。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供一种固体重力流运载设备，其中，所述固体重力流运载设备包括重力储能元件移动轨道、动子主轨道、动子辅轨道、直线电机定子组和直线电机动子组，所述重力储能元件移动轨道用以对重力储能元件升降移动导向，所述重力储能元件移动轨道具有低海拔(堆场)段和与所述低海拔段相对的高海拔(堆场)段，以及位于所述低海拔段和高海拔段之间的倾斜段，所述动子主轨道设置于所述重力储能元件移动轨道两侧，与所述重力储能元件移动轨道平行，所述动子辅轨道设置于所述动子主轨道背离所述重力储能元件移动轨道一侧，所述动子辅轨道与所述动子主轨道平行，所述直线电机定子组包括设置于所述动子主轨道的主动力定子和设置于所述动子辅轨道的回程定子，所述直线电机动子组包括多个运载动子模块，其中部分运载动子模块连续排布于所述动子主轨道，另外部分运载动子模块与所述动子辅轨道配合移动，当所述运载动子模块与所述主动力定子电磁耦合时，随所述重力储能元件同步升起或下降，以将电能转换为重力势能进行存储或将重力势能转换为电能进行释放，当所述运载动子模块与所述回程定子配合时，所述回程定子
驱动所述运载动子模块返回，以待再次进入动子主轨道。
[0007]本申请实施例提供一种储能系统，其中，所述储能系统包括上述的固体重力流运载设备，所述储能系统还包括多个重力储能元件、低海拔堆场和高海拔堆场，所述重力储能元件可沿所述重力储能元件移动轨道移动，且所述重力储能元件与所述运载动子模块分离或连接，所述低海拔堆场与所述低海拔段对接，所述高海拔堆场与所述高海拔段对接，当所述储能系统储能时，所述低海拔堆场向所述低海拔段输送所述重力储能元件，所述高海拔堆场从所述高海拔段接收并存储所述重力储能元件，当所述固定重力储能系统释能时，所述高海拔堆场向所述高海拔段输送所述重力储能元件，所述低海拔堆场从所述低海拔段接收并存储所述重力储能元件。
[0008]本申请实施例提供的固体重力流运载设备及储能系统，通过所述动子主轨道设置于所述重力储能元件移动轨道两侧，与所述重力储能元件移动轨道平行，所述动子辅轨道设置于所述动子主轨道背离所述重力储能元件移动轨道一侧，所述主动力定子设置于所述动子主轨道，多个所述运载动子模块连续排布于所述动子主轨道，与所述主动力定子耦合，随所述重力储能元件同步升起或下降，以将电能转换为动力，推动储能元件上升，使之改变位能，进行存储；或将储能元件下降的重力势能转换为电能，反馈回电网；当所述运载动子模块与所述回程定子配合时，所述回程定子驱动所述运载动子模块返回，以待再次进入动子主轨道。从而使得运载动子模块循环连续运行于所述动子主轨道和所述动子辅轨道，进而便于所述重力储能元件形成固体重力流。
[0009]本专利技术的目的是以实现能源完全转型为目标，创新一种有足够资源保障、经济性优越、对环境友好的超大规模储能技术，以实现使太阳能成为人类现实的终极能源。
[0010]本专利技术利用高海拔的高原、高山与周边的低海拔盆地、低地之间大海拔高差的地形条件，以改变固体重力位能的形式实现储能；此类地形的地理资源极为丰富，由此解决了基于能源完全转型条件下的超大规模储能的资源保障问题。
[0011]本专利技术创造了固体重力流的技术概念(技术方法)，使固体重物流态化，固体重力储能元件在升降通道上全程前后顶推串联，在动力或重力的作用下类似水流，在储能或释能的不同功能时区，固体重力流可在数千米的海拔高差之间单向运动，大大地地提高了系统运行效率，且易于实现单机大容量，超大容量的储能系统。
[0012]本专利技术固体重力储能元件升降通道的分设动力走廊段和非动力轨道段，动力走廊段产生固体重力储能元件升降通道上固体重力流上升所需的全部动力，或承载固体重力储能元件升降通道固体重力流下降的全部重力。动力走廊段以高推力密度大推力直线电机为动力，最大限度地缩短的动力走廊主动力段的长度(缩短大推力直线电机的长度)，同时强化动力走廊段的路基处理，使之能够承载升降通道全程固体重力储能元件重力所施加的推力，由于动力走廊段承载了升降通道全程固体重力储能元件重力所施加的全部推力，使得非动力的轨道段的固体重力储能元件的重力只对路基施加部分压力，而不向低海拔方向施加推力；从而简化对非动力的轨道段的路基处理，降低路基的造价，最大化地降低系统投资。
[0013]本专利技术动力走廊段有主动力轨道和辅轨道及动子转移机构，构成动子在主动力轨道和辅轨道的循环，使得以最少的动子使用量满足系统运行，以降低成本。
[0014]本专利技术动力走廊段主动力轨道的直线电机的长定子耦合面的面积与多动子耦合
面的面积和接近相等，动子循环移动过程中动子移入面积与动子移出面积相等，使得系统运行过程中定子面积与多动子的面积和的耦合面积比值近似等于常数，使得直线电机定子不出现无耦合面的空载段，因而直线电机可获得高功率因数和高效率。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体重力流运载设备，其特征在于，所述固体重力流运载设备包括重力储能元件移动轨道、动子主轨道、动子辅轨道、直线电机定子组和直线电机动子组，所述重力储能元件移动轨道用以对重力储能元件升降移动导向，所述重力储能元件移动轨道具有低海拔段和与所述低海拔段相对的高海拔段，以及位于所述低海拔段和高海拔段之间的倾斜段，所述动子主轨道设置于所述重力储能元件移动轨道两侧，并与所述重力储能元件移动轨道平行，所述动子辅轨道设置于所述动子主轨道背离所述重力储能元件移动轨道一侧，所述动子辅轨道与所述动子主轨道平行，所述直线电机定子组包括设置于所述动子主轨道的主动力定子和设置于所述动子辅轨道的回程定子，所述直线电机动子组包括多个运载动子模块，其中部分运载动子模块连续排布于所述动子主轨道，另外部分运载动子模块与所述动子辅轨道配合移动，当所述运载动子模块与所述主动力定子电磁耦合时，随所述重力储能元件同步升起或下降，以将电能转换为动力，推动储能元件上升，使之位能改变，进行存储；或将储能元件下降的重力势能转换为电能，反馈回电网；当所述运载动子模块与所述回程定子配合时，所述回程定子驱动所述运载动子模块返回，以待再次进入动子主轨道。2.根据权利要求1所述的固体重力流运载设备，其特征在于，所述固体重力流运载设备还包括两个动子转移机构，两个所述动子转移机构分别设置于所述动子主轨道两端，以及分别设置于所述动子辅轨道两端。3.根据权利要求2所述的固体重力流运载设备，其特征在于，所述动子主轨道具有邻近低海拔段的第一动子缓存段、与所述倾斜段对应的主动力段和远离所述第一动子缓存段的第二动子缓存段，在所述重力储能元件储能过程中，低处的所述动子转移机构将所述动子辅轨道的运载动子模块转移至所述第一动子缓存段，高处的所述动子转移机构将所述第二动子缓存段的运载动子模块转移至所述动子辅轨道；在所述重力储能元件释能过程中，低处的所述动子转移机构将所述第一动子缓存段的运载动子模块转移至所述动子辅轨道，高处的所述动子转移机构将所述动子辅轨道的运载动子模块转移至所述第二动子缓存段。4.根据权利要求3所述的固体重力流运载设备，其特征在于，所述主动力定子设置于所述主动力段。5.根据权利要求3所述的固体重力流运载设备，其特征在于，所述直线电机定子组还包括设置于所述第一动子缓存段的第一运载定子和设置于所述第二动子缓存段的第二运载定子，所述第一运载定子用以驱动所述运载动子模块在所述第一动子缓存段移动，所述第二运载定子用以驱动所述运载动子模块在所述第二动子缓存段移动。6.根据权利要求2所述的固体重力流运载设备，其特征在于，所述动子转移机构包括两个动子转移轨道、两个动子横向转移组件和两个动子纵向转移组件，两个所述动子纵向转移组件分别与所述动子主轨道和所述动子辅轨道对接，两个所述动子横向转移组件设置于两个所述动子纵向转移组件之间，并且一个靠近所述动子主轨道及动子辅轨道，另一个远离所述动子主轨道及动子辅轨道，两个所述动子转移轨道在两个所述动子纵向转移组件及两个动子横向转移组件所围合呈的矩形框上循环移动，并轮流转移所述运载动子模块。7.根据权利要求6所述的固体重力流运载设备，其特征在于，所述动子转移轨道包括支架底板和固定于所述支架底板上的两个支架侧板，所述支架底板与所述动子横向转移组件配合，所述支架侧板与所述动子纵向转移组件配合，两个所述支架侧板之间具有支架空腔，所述支架空腔收容所述运载动子模块的一部分，所述支架侧板远离所述支架底板的边缘设
有支架滑轨，所述支架滑轨用以对所述运载动子模块滑动导向，所述支架侧板的一侧设有辅助转移定子，所述辅助转移定子与所述运载动子模块配合，以驱动所述运载动子模块在所述动子转移轨道上移动。8.根据权利要求7所述的固体重力流运载设备，其特征在于，所述动子横向转移组件包括两个间隔设置且平行的横向定子和与所述横向定子配合的横向转移动子，所述横向定子的长度方向垂直所述动子主轨道，所述横向转移动子固定于所述支架底板，以带动所述动子转移轨道横向移动。9.根据权利要求7所述的固体重力流运载设备，其特征在于，所述动子纵向转移组件包括纵向定子和与所述纵向定子配合的纵向转移动子，其中一个所述纵向定子与所述动子主轨道对接，另一个所述纵向定子与所述动子辅轨道对接，所述纵向转移动子固定于所述支架侧板背离所述支架空腔一侧。10.根据权利要求1所述的固体重力流运载设备，其特征在于，所述运载动子模块包括滑动基座、固定于所述滑动基座底部的主动力动子和固定于所述滑动基座的顶部的连接推台，所述滑动基座的底部还设有两个相对的动子导滑条，两个所述动子导滑条与所述动子主轨道和动子辅轨道滑动配合，所述主动力动子位于两个所述导滑条之间，与所述主动力定子配合，所述连接推台用以与所述重力储能元件稳固连接，以使所述运载动子模块带动所述重力储能元件升起，或随所述重力储能元件一起下降。11.根据权利要求10所述的固体重力流运载设备，其特征在于，所述动子主轨道包括第一底板和固定于所述第一底板上的两个第一侧板，所述第一侧板远离所述第一底板的边缘设有第一动子滑轨，所述第一底板用以固定于山体，两个所述第一侧板之间具有第一空腔，所述第一动子滑轨与所述动子导滑条滑动配合，所述主动力定子收容于所述第一空腔，并固定于两个所述第一侧板的内侧。12.根据权利要求10所述的固体重力流运载设备，其特征在于，所述动子辅轨道包括第二底板和固定于所述第二底板上的两个第二侧板，所述第二侧板远离所述第二底板的边缘设有第二动子滑轨，所述第二底板用以固定于山体，两个所述第二侧板之间具有第二空腔，当所述第二动子滑轨与所述动子导滑条滑动配合时，所述主动力动子收容于所述第二空腔内。13.根据权利要求12所述的固体重力流运载设备，其特征在于，所述运载动子模块还包括固定于所述动子导滑条的辅助动子，所述回程定子固定于所述第二侧板背离所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴炎喜，
申请(专利权)人：吴炎喜，
类型：发明
国别省市：