一种轨道运输重力储能系统技术方案

本发明专利技术所述轨道运输重力储能系统，包括重力储能轨道车、用于停放重力储能轨道车的底部储存场和顶部储存场、位于底部储存场与顶部储存场之间并与它们衔接的能量转换主坡道、至少一条从底部储存场经能量转换主坡道延伸到顶部储存场的用于重力储能轨道车运行的干线轨道、电能动能转换及传动机构；顶部储存场为与能量转换主坡道同向倾斜的有效斜坡，底部储存场为与能量转换主坡道反向倾斜的有效斜坡，且两储存场的干线轨道设置有驻车制动装置；电能动能转换及传动机构由曳引循环传动机构和电能动能转换机构组成，数量至少为一组，沿能量转换主坡道上的干线轨道设置。该轨道运输重力储能系统能进一步降低建造成本，提高运行效率和能源转换效率。和能源转换效率。和能源转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道运输重力储能系统


[0001]本专利技术属于重力储能
，特别涉种轨道运输重力储能系统。

技术介绍

[0002]风能、光伏等可再生能源发电不稳定，峰谷时段用电负荷差异大，对电网配电造成很大的压力，而储能系统可以有效平衡发电侧和用电侧的波动、提高发电站利用率和用电保障率、缓解输配电压力，因此配置储能系统已经成为了必然趋势。
[0003]已有的储能技术包括抽水蓄能、电化学储能和固体重力储能等形式。固体重力储能以其建设可以适应地形的变化及安全、环保、可靠、耐久受到重视，因此有不少重力储能系统的技术方案公开。中国专利CN102157951A公开了一种利用轨道机车运输的固体重力储能系统，利用电气化轨道机车运输储能和制动发电，虽然轨道承载重量大、运输效率高，但牵引/制动单元(双模式工作电机)配置较多，电气化轨道机车牵引条件下轨道坡度较小而摩擦力较大导致转换效率较低，电气化轨道机车储能系统建造成本过高。
[0004]中国专利CN109072887B公开了一种利用山顶电动绞盘缆索驱动轨道梭车运输的重力储能系统，与缆索连接的梭车包括多个带车轮的转向架、带升降平台的支撑框架，混凝土储能块在支撑框架上被运载，升降平台用于储能块装卸。中国专利CN113978489B公开了一种轨道运输储能系统及其运行方法，利用车载电机装置或山顶电动绞盘缆索驱动穿梭车运输，利用轨道两侧均布的多个升降机构将储能块装载和卸载。储能块是成型的固体重块，或者填充材料的钢筋混凝土腔体，或者子储能块堆叠并连接形成，储能块的底部与升降机构的支撑件接合位置设置金属板作为加强部件。穿梭车存在返空、运行效率较低，储能块及其加强部件成本高，升降机构增加了系统建造成本。
[0005]中国专利CN113653612A公开了一种固体重力流运载设备、重力储能元件及储能系统，沿轨道设置的电机通过链轮、链条、重力储能元件下方的钩齿推动重力储能元件上行，而重力储能元件下行通过钩齿、链条、链轮带动发电机发电，并通过行车吊装实现重力储能元件的装、卸及堆垛。重力储能元件是成型的固体重块(铸钢加工件、混凝土构件)或者是填充介质的壳体，附设钩齿、顶推凹台、顶推凸台、轨道轮、钩齿陷槽、滚轮陷槽、吊挂部。大功率储能系统对链条的强度要求很高，功率上限受到链条强度的制约；为了防止弦线效益引起的震动限制了速度，而速度的制约要求在电机与链轮之间增加大功率、大扭矩的减速箱，不仅成本高而且能耗大；容易出现铰链磨损、链条节距变大、链条脱落的情况；重力储能元件结构复杂、造价高，逐个进行装载、卸载及堆垛，多台行车排队进出储能块转运位置，转运时运载设备和行车短时停顿等待装载或卸载，运载设备、行车及其相关电动和发电装置反复启停，启动能耗高而制动剩余动能被浪费，系统运行效率和能源转换效率低，投资和运行成本高；装载、卸载及堆垛定置定位精度要求高，自动化控制难以实现。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新的轨道运输重力储能系统，
解决现有轨道运输重力储能系统中电动及发电装置过多配置、与重物可分离的穿梭车存在返空、与重物不分离的重物储能车结构复杂、装卸设备增加、储存场转载效率低、制动剩余动能浪费、电能动能转换及传动装置尺寸过大、大变速比变速器能耗高等问题，以进一步降低轨道运输重力储能系统的建造成本，提高运行效率和能源转换效率。
[0007]本专利技术所述轨道运输重力储能系统，包括重力储能轨道车、用于停放重力储能轨道车的底部储存场和顶部储存场、位于底部储存场与顶部储存场之间并与它们衔接的能量转换主坡道、至少一条从底部储存场经能量转换主坡道延伸到顶部储存场的用于重力储能轨道车运行的干线轨道、电能动能转换及传动机构；所述底部储存场和顶部储存场的结构及所述电能动能转换及传动机构的数量及设置有以下四种属于一个总的专利技术构思的技术方案：
[0008]1、所述顶部储存场为与能量转换主坡道同向倾斜的有效斜坡，所述底部储存场为与能量转换主坡道反向倾斜的有效斜坡，且顶部储存场和底部储存场的干线轨道设置有驻车制动装置，用于阻止重力储能轨道车在重力作用下自发向能量转换主坡道方向滑动；所述电能动能转换及传动机构至少为一组，沿能量转换主坡道上的干线轨道设置；
[0009]2、或者所述顶部储存场为与能量转换主坡道同向倾斜的有效斜坡，且顶部储存场的干线轨道设置有驻车制动装置，用于阻止重力储能轨道车在重力作用下自发向能量转换主坡道方向滑动，所述底部储存场为非有效斜坡；所述电能动能转换及传动机构至少为两组，分别沿底部储存场和能量转换主坡道上的干线轨道设置；
[0010]3、或者所述底部储存场为与能量转换主坡道反向倾斜的有效斜坡，且底部储存场的干线轨道设置有驻车制动装置，用于阻止重力储能轨道车在重力作用下自发向能量转换主坡道方向滑动，所述顶部储存场为非有效斜坡；所述电能动能转换及传动机构至少为两组，分别沿能量转换主坡道和顶部储存场上的干线轨道设置；
[0011]4、或者所述底部储存场和顶部储存场均为非有效斜坡，所述电能动能转换及传动机构至少为三组，分别沿底部储存场、能量转换主坡道和顶部储存场上的干线轨道设置。
[0012]本专利技术所述有效斜坡，其上所设置轨道的坡度足以支持静止状态的重力储能轨道车解除制动后能在重力作用下自发滑行驶入能量转换主坡道上的干线轨道，并且其上所设置轨道的坡度和长度足以支持驶出能量转换主坡道的重力储能轨道车在重力和摩擦力作用下自发减速到0；本专利技术所述非有效斜坡，其上所设置轨道的坡度不足以支持静止状态的重力储能轨道车解除制动后能在重力作用下自发滑行驶入能量转换主坡道上的干线轨道，或者其上所设置轨道的坡度和长度不足以支持驶出能量转换主坡道的重力储能轨道车在重力和摩擦力作用下自发减速到0，非有效斜坡上的轨道需设置电能动能转换及传动机构用于驱动行车和/或制动停车。
[0013]为扩大轨道运输重力储能系统容量，提高沿能量转换主坡道上干线轨道设置的电能动能转换及传动机构的利用率，本专利技术所述轨道运输重力储能系统中的顶部储存场和底部储存场还设置有多条用于停放重力储能轨道车的支线轨道，所述支线轨道通过道岔与干线轨道连接，并通过对应的电动转辙机转换道岔开通支线轨道。
[0014]上述轨道运输重力储能系统，所述能量转换主坡道的爬升坡度倾角α为15
°
～75
°
；当所述底部储存场为与能量转换主坡道反向倾斜的有效斜坡时，斜坡的倾角β1为2
°
～15
°
；当所述顶部储存场为与能量转换主坡道同向倾斜的有效斜坡时，斜坡的倾角β2为2
°
～15
°
。
[0015]本专利技术所述轨道运输重力储能系统具有储能模式、释能模式、待机模式和应急模式。当系统为储能模式时，停放在底部储存场的重力储能轨道车对应的驻车制动装置解除制动，在重力作用下自发滑行或在电能动能转换及传动机构驱动下运行，驶入能量转换主坡道上的干线轨道，在电能动能转换及传动机构的驱动下上行，到达顶部储存场后，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道运输重力储能系统，包括重力储能轨道车、用于停放重力储能轨道车的底部储存场和顶部储存场、位于底部储存场与顶部储存场之间并与它们衔接的能量转换主坡道、至少一条从底部储存场经能量转换主坡道延伸到顶部储存场的用于重力储能轨道车运行的干线轨道、电能动能转换及传动机构，其特征在于：所述顶部储存场为与能量转换主坡道同向倾斜的有效斜坡，所述底部储存场为与能量转换主坡道反向倾斜的有效斜坡，且顶部储存场和底部储存场的干线轨道设置有驻车制动装置，用于阻止重力储能轨道车在重力作用下自发向能量转换主坡道方向滑动；所述电能动能转换及传动机构至少为一组，沿能量转换主坡道上的干线轨道设置；或者所述顶部储存场为与能量转换主坡道同向倾斜的有效斜坡，且顶部储存场的干线轨道设置有驻车制动装置，用于阻止重力储能轨道车在重力作用下自发向能量转换主坡道方向滑动，所述底部储存场为非有效斜坡；所述电能动能转换及传动机构至少为两组，分别沿底部储存场和能量转换主坡道上的干线轨道设置；或者所述底部储存场为与能量转换主坡道反向倾斜的有效斜坡，且底部储存场的干线轨道设置有驻车制动装置，用于阻止重力储能轨道车在重力作用下自发向能量转换主坡道方向滑动，所述顶部储存场为非有效斜坡；所述电能动能转换及传动机构至少为两组，分别沿能量转换主坡道和顶部储存场上的干线轨道设置；或者所述底部储存场和顶部储存场均为非有效斜坡，所述电能动能转换及传动机构至少为三组，分别沿底部储存场、能量转换主坡道和顶部储存场上的干线轨道设置。2.根据权利要求1所述轨道运输重力储能系统，其特征在于所述顶部储存场和底部储存场还设置有多条用于停放重力储能轨道车的支线轨道，所述支线轨道通过道岔与干线轨道连接，并通过对应的电动转辙机转换道岔开通支线轨道。3.根据权利要求1或2所述轨道运输重力储能系统，其特征在于所述能量转换主坡道的爬升坡度倾角α为15
°
～75
°
；当所述底部储存场为与能量转换主坡道反向倾斜的有效斜坡时，斜坡的倾角β1为2
°
～15
°
；当所述顶部储存场为与能量转换主坡道同向倾斜的有效斜坡时，斜坡的倾角β2为2
°
～15
°
。4.根据权利要求1或2所述轨道运输重力储能系统，其特征在于所述重力储能轨道车包括轨道车和重力储能块，所述轨道车主要由车体及安装在车体左右两侧的轨道轮和设置在车体底部的车体传力件构成，所述重力储能块位于轨道车的车体上，并与轨道车的车体固连。5.根据权利要求4所述轨道运输重力储能系统，其特征在于所述重力储能块为实心块体，或者由空心腔体与填充物组成的块体，或者由多个片状、条状、块状子储能体堆叠并连接形成；重力储能块与轨道车车体的固连方式包括拼接固连、成型加工固连或捆绑固连；所述拼接固连是在轨道车车体上设置凹槽或插孔，在重力储能块底面设置与所述凹槽或插孔匹配的拼装块，组合时使重力储能块底面设置的拼装块位于轨道车车体上设置的凹槽或插孔中，实现重力储能块与轨道车车体的固...

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