一种重力储能模块以及模块化重力储能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种重力储能模块以及模块化重力储能系统，包含多层质量块层、两侧电梯装置和发电机，多层质量块层沿竖直方向层叠设置并且每层质量块层沿横向设置有多个质量块存放位，每层质量块层下侧均设置有一个用于水平运载质量块的水平小车，两侧电梯装置设置在多层质量层的两侧将质量块上下运载，电梯装置与发电机连接带动发电机发电。多个重力储能模块沿前后方向堆叠构成模块化重力储能系统。本发明专利技术对于地形没有特别的要求，占地面积利用率高，控制方便，且系统运行安全稳定，还可以实现电网储能和放电功率的动态调整。电网储能和放电功率的动态调整。电网储能和放电功率的动态调整。

A gravity energy storage module and a modular gravity energy storage system

【技术实现步骤摘要】
一种重力储能模块以及模块化重力储能系统


[0001]本专利技术涉及一种储能模块和系统，特别是一种重力储能模块以及模块化重力储能系统，属于电网储能


技术介绍

[0002]可再生能源如风能、光伏等发电不稳定，对电网配电造成了很大的压力，而储能系统可以为可再生能源进行调峰、调频，因此为可再生能源配套储能系统已经成为了必然趋势。目前，现有技术中较为成熟的储能技术有电池储能、抽水储能以及压缩空气储能等。
[0003]重力储能技术是一种新型储能技术，其因具有度电成本低、选址灵活等优势，逐步在储能
中受到关注并已得到一定程度的应用。现有重力储能技术可分为悬挂式、新型抽水储能和斜体式。以活塞水泵系统Gravity Power为代表的新型抽水蓄能响应速度快、占地面积小，然而该方式在功率和容量方面远不及抽水蓄能，且投资成本相对较高、能量损失相对较大。斜体式及悬挂式重力储能系统由于无需水泵、水轮机等组件，理论上可以实现比抽水蓄能更高的储能效率和更短的响应时间，因此国内外对此类重力储能技术的研究最为深入。
[0004]中国专利CN113653612A与CN214674543U均提供了一种斜体式重力储能系统，其效率与斜坡轨道坡度以及外部环境密切相关。由于大坡度斜坡及轨道的建造成本普遍较高，且此类无围护结构的储能系统需考虑极端天气、地质灾害等环境因素，因此不适用于商业应用。
[0005]中国专利CN111287918A提供了一种更经济、更环保的悬挂式重力储能系统，其将废弃矿井的井筒和矸石分别作为储能通道、质量块来使用，可实现初期成本的大幅降低，然而矸石质量的不一致极大程度上影响了电力输出的稳定性，且废弃井筒的数量及规模进一步限制了其全国范围的推广应用。
[0006]中国专利CN111692055A提供了一种悬挂式重力储能系统，其利用梁架结构为重物的垂直提升创造条件，该系统对地理条件要求较低且占地面积相对较小，然而复杂的质量块运行模式、不稳定的吊装机构均对其往返效率和功率造成了挑战，因而仍有较大改进空间。
[0007]瑞士Energy Vault公司提出了一种利用起重机将混凝土块堆叠成塔的结构，其利用块体的吊起下落进行储能和释能。然而起重机吊装块体需高载重、高精度抓放的机械抓手，制造难度较大，且存在缆绳晃动难以定位、塔楼稳定性低等问题，这限制了其推广应用。
[0008]可见，现有技术的重力储能系统大多受限于地形，其建造使用受限极大。而且现有技术的重力储能系统运行复杂，控制不稳定，而且最终的结构稳定性也不高。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种重力储能模块以及模块化重力储能系统，不受地形限制且占地面积小，结构紧凑空间利用率高，控制简单，系统运行稳定安全。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种重力储能模块，其特征在于：包含多层质量块层、两侧电梯装置和发电机，多层质量块层沿竖直方向层叠设置并且每层质量块层沿横向设置有多个质量块存放位，每层质量块层下侧均设置有一个用于水平运载质量块的水平小车，两侧电梯装置设置在多层质量层的两侧将质量块上下运载，电梯装置与发电机连接带动发电机发电。
[0011]进一步地，所述多层质量块层分成上侧质量块层和下侧质量块层两组，上侧质量块层和下侧质量块层的层数相等。
[0012]进一步地，所述上侧质量块层与下侧质量块层之间设置有空置区。
[0013]进一步地，所述质量块为长方体质量块。
[0014]进一步地，所述质量块采用含有渣土、废气材料的混凝土压制而成。
[0015]进一步地，所述每层质量块层包含框架结构、小车轨道和质量块承重梁，两根小车轨道平行设置在框架结构上，水平小车行走设置在两根小车轨道上，两根质量块承重梁设置在两根小车轨道上方框架结构上，质量块的底部两侧架设在两根质量块承重梁上。
[0016]进一步地，所述水平小车上侧设置有四个托举液压缸，四个托举液压缸呈矩形分布在水平小车上侧。
[0017]进一步地，所述两侧电梯装置内设置有两个承重支承台，两个承重支撑台与质量块承重梁匹配。
[0018]进一步地，所述两侧电梯装置包含电梯井、电梯箱、牵引带、副动力轴和主动力轴，副动力轴和主动力轴分别转动设置在重力储能模块下方基座上，副动力轴上设置有绞盘结构且牵引带的一端卷绕在副动力轴绞盘结构上，牵引带另一端通过定滑轮与电梯箱连接，副动力轴的一端通过减速机构与主动力轴连接，主动力轴与发电机连接。
[0019]进一步地，所述减速机构包含副动力轴滚轮、主动力轴滚轮和滚轮履带，副动力轴滚轮固定在副动力轴上，主动力轴滚轮固定在主动力轴上，滚轮履带设置在副动力轴滚轮和主动力轴滚轮上。
[0020]进一步地，所述副动力轴的一端与减速机构之间设置有第一离合器。
[0021]进一步地，所述副动力轴的另一端通过第二离合器与空载驱动电机连接。
[0022]进一步地，所述副动力轴上设置有刹车。
[0023]一种模块化重力储能系统，其特征在于：包含多个权利要求1
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11任一项所述的重力储能模块，多个重力储能模块沿前后方向堆叠并且多个重力储能模块的两侧电梯装置连接同一发电机。
[0024]进一步地，所述多个重力储能模块的外侧设置有围护结构。
[0025]进一步地，所述相邻的两个重力储能模块的主动力轴之间通过第三离合器连接。
[0026]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、本专利技术的重力储能模块以及模块化重力储能系统，对于地形没有特别的要求，在任意可构建建筑物的地形上均可以建造安装本专利技术的重力储能系统，便于系统的推广和实际使用；2、本专利技术采用模块化结构，整体呈矩形堆叠结构，可以进行平面上的任意组合，形成规模化的重力储能系统，占地面积利用率高，基本没有地面面积的浪费，节约土地资源；3、本专利技术通过水平小车实现质量块的水平运输，在通过电梯装置完成质量块的升
降操作，通过质量块下降带动发电机发电，质量块在运输过程中不存在晃动和转动变化，运输过程中的定位逻辑仅仅是水平位移和竖直位移的定位，控制方便，且系统运行安全稳定，质量块无掉落危险；4、本专利技术通过称重横梁和轨道上下结构的设置，整体结构简单紧凑，整体上采用建筑上的框架结构，构建方便，节约材料，而且建筑强度高，高度可达到140以上，增加了重力储能的势能容量；5、本专利技术通过离合式的主副轴结构，电梯满载升降与发电机连接，空载上升则通过空载电机驱动，节约能量，而且多个重力储能模块可以随意切换与发电机的连接，从而调节发电机的输出功率，实现电网储能和放电功率的动态调整。
附图说明
[0027]图1是本专利技术的一种重力储能模块的示意图。
[0028]图2是本专利技术的每层质量块层的侧视图。
[0029]图3是本专利技术的电梯装置的原理示意图。
[0030]图4是本专利技术的主副轴结构的示意图。
[0031]图5是本专利技术的一种模块化重力储能系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重力储能模块，其特征在于：包含多层质量块层、两侧电梯装置和发电机，多层质量块层沿竖直方向层叠设置并且每层质量块层沿横向设置有多个质量块存放位，每层质量块层下侧均设置有一个用于水平运载质量块的水平小车，两侧电梯装置设置在多层质量层的两侧将质量块上下运载，电梯装置与发电机连接带动发电机发电。2.根据权利要求1所述的一种重力储能模块，其特征在于：所述多层质量块层分成上侧质量块层和下侧质量块层两组，上侧质量块层和下侧质量块层的层数相等。3.根据权利要求2所述的一种重力储能模块，其特征在于：所述上侧质量块层与下侧质量块层之间设置有空置区。4.根据权利要求1所述的一种重力储能模块，其特征在于：所述质量块为长方体质量块。5.根据权利要求4所述的一种重力储能模块，其特征在于：所述质量块采用含有渣土、废气材料的混凝土压制而成。6.根据权利要求1所述的一种重力储能模块，其特征在于：所述每层质量块层包含框架结构、小车轨道和质量块承重梁，两根小车轨道平行设置在框架结构上，水平小车行走设置在两根小车轨道上，两根质量块承重梁设置在两根小车轨道上方框架结构上，质量块的底部两侧架设在两根质量块承重梁上。7.根据权利要求6所述的一种重力储能模块，其特征在于：所述水平小车上侧设置有四个托举液压缸，四个托举液压缸呈矩形分布在水平小车上侧。8.根据权利要求6所述的一种重力储能模块，其特征在于：所述两侧电梯装置内设置有两个承重支承台，两个承重支撑台与质量块承重梁匹配。9.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：严圣军，章鼎，蒋丹，李军，汪海龙，
申请(专利权)人：中国天楹股份有限公司，
类型：发明
国别省市：