本发明专利技术提供一种基于超导磁体的混合储能系统，在该系统中，坡顶滑轨上的重物由绳子连接并穿过滑轮，然后将绳子缠绕在滚筒上。再将滚筒的一端通过齿轮系统连接到电动机的轴上。滚筒的另一端通过齿轮系统连接到与齿轮箱连接的飞轮上，之后在与发电机相连。充电时，电动机通过电源运转带动滚筒正向旋转，该系统可以通过绳子匀速将重物提升至最大高度来达到充电的目的，发电时，由于势能以及弹射器的作用，可使重物下降带动滚筒反向旋转，达到发电的目的。同时，可铺设多条轨道，以达到充放电的连续性。另外，锌铁液流电池以及超导磁体的接入，在提高电能质量的同时，也可以加大调节的容量。接入新能源电网后，可以克服风能，太阳能发电的间歇性以及不能大量储存的缺点，同时还可以起到削峰填谷的作用，使其更加安全、稳定、可靠、环保，使可再生能源并网变得更加可控。使可再生能源并网变得更加可控。
【技术实现步骤摘要】
一种基于超导磁体的混合储能系统
[0001]本专利技术属于能量储存
，尤其涉及一种混合储能系统及其工作方法。
技术介绍
[0002]时下，锂离子电池由于其单位体积的储存能量高、能量转换率高、没有记忆效应、自放电率低、使用寿命长等特有的技术优势，成为当前储能市场赢家。
[0003]但随着美国、韩国等多地储能电站频频发生爆炸事故，锂离子电池储能安全性较差的问题又重新回到公众的视野。并且，Wood Mackenzie的研究报告显示，锂离子电池系统的寿命每延长一倍，其成本就会增加一倍。
[0004]于是，随着可再生能源发电的规模越来越大，要想真正使储能技术在能源结构转型中起到助推作用，人们不得不寻找新的储能形式。其中，比较有代表性的便是：重力储能。现有的铅酸蓄电池或锂离子蓄电池等储能系统存在许多缺点。最大的缺点是它们造成了严重的环境污染、如何处理这些废弃电池、电池的使用效率随着时间的延长降低和充电的时间。我们有太阳能和风能等一系列的可再生能源，可以很大程度上解决造成的环境问题。但是风能和太阳能的间歇性是一个需要解决的问题，火电造成的碳排放很大，水电对空间的要求又是极其苛刻。用来发电的资源很多，但这很多不是可用和可存储的。电力的需求正在以飞快的速度增长。约65％的发电量由化石燃料产生，化石燃料的燃烧产生大量的二氧化碳以及有害气体影响并污染环境。能源政策的制定者和工程师们一直在尽他们的努力提高可再生能源在电网中的份额。太阳能、风能或生物质能等可再生能源的生产十分依赖于天气，在发电过程中的变化会很大。因此，为了保持其连续性和降低变化性，储能技术就变得至关重要。事实上，储能可以帮助解决太阳能和风能的间歇性问题；在许多情况下，它还可以对需求的大幅波动做出快速反应，从而形成更好、反应更灵敏的电网。它还有助于将后备发电厂的需求降至最低，现代大型互联电网目前没有任何存储设备。兆瓦级别的大型蓄水解决方案，如抽水发电，在电力过剩时将水抽到山上，这些高水头水在需要时回流到山下发电。这个储能系统需要一个极为苛刻的地理位置，这并不是到处都能得到的。其他问题还有安装成本、空间过大和水分蒸发等。重力储能是最简单的一种储能方式，其原理类似抽水蓄能，就是以重力造成的势能来储存能源。当电力有多余的时候，驱动马达将重物吊至高处，需要电力的时候，再利用重物下降的力量来驱动发电机发电。重力储能的优点在于，更能抵抗负载端或电源端的任何干扰，减少二氧化碳以及其他排放，如其他能源储存产生的有害酸烟，其原理简单，技术门槛较低；同时由于采用物理介质储存能量，所以其储能效率高达90％，输出功率从0增加到100％只需要2.9秒，使用寿命在30年以上；并且不需要像抽水蓄能电站那样对选址有较高要求，所以其建设成本仅为抽水蓄能的三分之一，度电成本也只有抽水蓄能的三分之二。然而，缺点也很明显就是，能量密度低，建设规模过大。重力储能所需的高塔平均在百米以上，而其输出功率仅相当于一个同等高度的风力发电机。同时，锌铁液流电池由于安全、稳定、电解液成本低等优点成为电化学储能热点技术之一。电池的主要部件是电堆，正负极的电解液由离子交换隔膜隔开，分别存贮在电解液罐，设有液流泵。它
不同于通常使用固体材料电极或气体电极的电池，其活性物质是流动的电解质溶液。锌铁液流电池的核心优势主要是四个方面：一个是环保，锌和铁无毒无害。第二个是满充满放无衰减。第三个是极致安全，不会爆炸。第四个是使用寿命长，设计使用年限20年。锌铁液流电池应用于发电厂侧有显著的优势，储能系统容量可做成足够大以适应调频需要，而无需担心安全问题。此外，还可作为后备的保安电源。锌铁液流电池应用于新能源发电侧，能大规模地解决弃光弃风和弃水的问题。此外，电池对环境的要求也不高，在低温和高温条件下，不会发生安全问题。锌铁液流电池应用于电网侧，也有很多优势，尢其适合做成分布式储能系统。通过削峰填谷，降低工业园区配电网备用容量，减少电网投资规模、优化电网结构，达到降低容量电费的目的，应用前景广阔。锌铁液流电池应用于工业园区的用户侧的主要优势有:第一它的安全性很好，第二它的响应时间也很好。通过建设微电网、能源互联网实现风、光、储等各类分布式能源的协调控制，同时实现冷、热、电多种能源形式的互补。附加的超导磁体储能(SMES)是一种基于直流磁场的储能系统，以直流的磁场来储存电能，SMES系统包括超导磁体线圈、功率变换系统、低温系统和控制单元。其中最贵的是电源调节系统，当这部分元件价格下降的时候，超导体会变得有经济性，而超导体磁铁价格下降也会帮助超导的普及。超导体输电没有电损，是一种高密度的存电方式。在实际应用中，SMES可以降低低频振荡，提高传输容量，提升电压稳定性。在电能质量方面，SMES系统可为柔性交流输电提供能量。同时，在分布式发电中，SMES可以平滑分布式发电系统的功率输出，提高发电效率。目前，SMES的高性能能量存储特性使它能够存储备份电能，以提高发电机的功率和系统的可靠性，为敏感负载或重要设备提供不间断电源，在造纸业、汽车组装、石化炼油、化学与制药领域都有着非常广泛的应用前景。
[0005]所涉及的混合储能系统不像铅酸/锂离子电池那样有任何泄漏电流。此外，此重力储能与锌铁液流电池组成的混合储能系统不会产生酸烟等环境污染。该系统的寿命相当长，而且不会像其他电池那样出现处理的问题。此系统中最重要的是十分高的能量转化效率。在未来，系统效率可能会进一步提高。
技术实现思路
[0006]为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本专利技术的目的在于针对上述问题，提供一种基于超导磁体的混合储能系统，其特征在于，利用重物的储能系统可以使二氧化碳排放量大幅度降低，其使用寿命较长，同时可以对用电量的大幅度增长作出迅速的反应，使得电网变得更加的灵敏，进一步的可以降低后备电厂的容量，并且能够抵抗负载端的干扰。并且，锌铁液流电池的加入可以与重力储能系统一起接入电网，进行分时分段调节，超导磁体的加入还可以改善电网的质量。
[0007]优选的，所述系统内的飞轮存在，使得发电机的转速在随重物下降的同时不会出现较大的波动。同时，起重机的加入，能够使得发电过程更加的平稳连续。
[0008]优选的，所述系统中齿轮箱与飞轮连接后，再与发电机相连，就构成了系统内的发电单元，同时在发电单元内加入电容器组，能够保证发电时产生的过电压可以被抵消掉。
[0009]优选的，所述系统中2个齿轮传送带分别和滚筒的两端相连接，可以使得发电时更加的同步，弹射器的使用，可以缩短系统的响应时间。
[0010]优选的，所述系统中电机与电源相连接，这样构成了系统的驱动单元，可以使得重
物能够被匀速的抬升。
[0011]优选的，所述系统中在山坡上安装滑轮能够运行的更加稳定，减速装置的加入可以使得系统运行的更加安全。
[0012]优选的，所述系统中的重物可以是由建筑垃圾或者是其它废料以及泥土混合而成的新型聚合物，这样可以减少碳足迹，更好的保护环境的同时能够降低投资成本。
[0013]优选的，所述系统中，在山坡上设置一个滑轨，并在滑轨上安置能够固本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于超导磁体的混合储能系统，其特征在于，所述系统包括电容器组(1)、发电机(2)、滚筒(6)、重物(12)、滑轨(14)、滑轮(11)。重物(12)在最高处由弹射器(15)给予的一个初速度后，电动机(8)同时会给重物(12)一个牵引力使得重物(12)会沿滑轨(14)匀速下降，同时绳子穿过滑轮(11)带动滚筒(6)旋转，进而带动发电机(2)旋转产生电能。2.根据权利要求1所述的一种基于超导磁体的混合储能系统，其特征在于，电容组(1)由若干个电容构成可以有效地防止发电时产生的过电压。3.根据权利要求1所述的一种基于超导磁体的混合储能系统，其特征在于，系统中防止重物(12)下降速度过快导致带动发电机(2)转速过快的装置由飞轮(4)构成。4.根据权利要求1所述的一种基于超导磁体的混合储能系统，其特征在于，带动发电机旋转的装置齿轮箱(4)与飞轮(3)连接在一起。5.根据权利要求1所述的一种基于超导磁体的混合储能系统，其特征在于，齿轮与传送带(5)一端与滚筒(6)连接，齿轮与传送带(5)的另一端与齿轮箱(4)相连，通过重物(12)的匀速下降进而控制滚筒(6)的旋转，并带动发电机(2)产生电能。6.根据权利要求1所述的一种基于超导磁体的混合储能系统，其特征在于，其特征在于，齿轮与传送带(7)一端与滚筒(6)的另一端相连接，齿轮与传送带(7)的另一端与电动机(8)连接，电动机(8)接通电源(9)，通过电源(9)提供给电动机(8)的电能可以带动齿轮与传动带(7)旋转，之后拖动滚筒(6)转动，使重物(12)上升。7.根据权利要求1所述的一种基于超导磁体的混合储能系统，其特征在于，滑轮(11)可以安装在选好的山地(10)上，高度与在坡道上的滑轨(14)平齐。8.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建宏，王银顺，王乐程，李继春，夏芳敏，
申请(专利权)人：富通集团天津超导技术应用有限公司，
类型：发明
国别省市：
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