一种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系统，包括：储能塔、储能块和位于储能塔内的储能模块，储能模块包括卷扬机、行车装置、吊索和控制中心；卷扬机活动设置于行车装置上，行车装置活动设置于储能塔内；吊索的一端连接卷扬机，另一端活动连接储能块；行车装置设有第一相机、第一激光雷达和地磁传感器；储能块上安装有定位传感器；控制中心，分别根据第一相机、第一激光雷达、定位传感器和地磁传感器的输出信号，协同控制行车装置和卷扬机的运行，通过吊索带动储能块向上移动，实现电能向机械能的转化，完成储能过程。本发明专利技术解决了现有技术中因建设条件受限、结构风险大、运行复杂、控制不稳定、运行人员投入多、人为因素影响大等引起的问题。人为因素影响大等引起的问题。人为因素影响大等引起的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种重力储能系统


[0001]本专利技术涉及一种重力储能系统，属于重力储能


技术介绍

[0002]为构建以新能源为主体的新型电力系统，实现能源体系的清洁低碳、安全高效，国家大力发展清洁能源发电项目，如风力发电、光伏发电、潮汐发电等，从而减少化石燃料燃烧发电产生的碳排放。但清洁能源发电资源和电力负荷往往不匹配，尤其在夜间，沿海一带风力发电的电网侧需求减少，电力难以消纳。
[0003]储能能够为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务，是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段；储能能够显著提高风、光等可再生能源的消纳水平，支撑分布式电力及微网，是推动主体能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术；储能能够促进能源生产消费开放共享和灵活交易、实现多能协同，是构建能源互联网，推动电力体制改革和促进能源新业态发展的核心基础。
[0004]目前已有的储能技术中，抽水蓄能电站是大容量蓄能方式，能量循环效率可达75％，但建设抽水蓄能电站需要苛刻的地理条件，需要大量的水和较好的建坝建库条件，受自然条件限制较多，初始投资巨大，影响面广。化学电池能量密度低，成本高，技术要求高，寿命有限、需要大量的生产原料，在便携式电子设备中应用广泛，在电动汽车等交通工具上有很好的发展前景，但难以满足国家骨干电网所需的超大容量储能需求。超大规模电容具有超大功率放电、循环效率高的优势，但能量密度低，需交直流变换，可以配合电池应用在汽车上，难以满足工业民用储能需求。
[0005]现有大规模物理储能模块中，重力储能系统在使用简单性和成本效益方面具有较大的优势。重力储能系统通过提高储能介质的势能来实现能量的存储。固体重物型重力储能系统主要借助山体斜坡、地下竖井、人工建筑物等提升或者拉升重物实现能量的存储。
[0006]在现有重力储能技术中，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模块需考虑极端天气、地质灾害等环境因素，因此不适用于商业应用。
[0007]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。
[0008]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但占地面积相对较大，前期投入较高，因而仍有较大改进空间。
[0009]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。但存在结构风险，运行要克服外部环境影响，且储能塔
结构方案不合理，抗风抗震性能差，需要增加防倾倒措施，整套系统的经济性和运行稳定性差。
[0010]可见，现有技术的重力储能系统或受限于地形和前期条件，或受环境影响加大，或存在结构风险；且现有技术的重力储能系统运行复杂，控制不稳定。综合以上原因，现有技术的重力储能系统可推广性差。
[0011]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种重力储能系统，以解决建设条件受限、结构风险大、运行复杂、控制不稳定、运行人员投入多、人为因素影响大等引起的问题。
[0013]为解决上述技术问题，本专利技术是采用下述技术方案实现的：本专利技术公开了一种重力储能系统，包括：储能塔、储能块和位于储能塔内的储能模块，所述储能模块包括卷扬机、行车装置、吊索和控制中心；所述卷扬机活动设置于行车装置上，所述行车装置活动设置于储能塔内；所述吊索的一端连接卷扬机，另一端活动连接储能块；所述行车装置设有第一相机、第一激光雷达和地磁传感器；所述储能块上安装有定位传感器；所述第一相机、第一激光雷达、定位传感器和地磁传感器的信号输出端分别连接控制中心；所述行车装置和卷扬机的控制端分别连接控制中心；所述控制中心，分别根据所述第一相机、第一激光雷达、定位传感器和地磁传感器的输出信号，协同控制行车装置和卷扬机的运行，通过吊索带动储能块向上移动，实现电能向机械能的转化，完成储能过程。
[0014]进一步的，所述储能塔包括筒体、牛腿和轨道，所述牛腿和轨道均为圆环形，所述牛腿环设于筒体靠近顶部的内壁上，所述轨道设于牛腿的上方；所述行车装置设于轨道的上方，在控制中心的控制下沿轨道作环形旋转运动。
[0015]进一步的，所述储能塔还包括屋盖，所述屋盖通过支座柱设于筒体的上方。
[0016]进一步的，所述储能塔还包括用于放置储能块的挂板，所述挂板设于筒体的内壁上，且位于牛腿的下方；所述储能块上设有销孔，所述销孔靠内的端部还设有槽口；所述挂板的一侧设有与所述销孔和槽口相配合的伸出部，另一侧设有锚板和所述锚板固接的锚筋；所述锚筋固接于筒体的内壁上。
[0017]进一步的，还包括位于储能塔内的发电模块，所述发电模块，包括垂直升降机和发电机，所述垂直升降机通过固定架固接于筒体的内壁上，所述垂直升降机包括一条循环链条和分别设于所述循环链条两端的两个导向轮，所述循环链条外侧固设有多个托板；所述循环链条通过齿轮连接发电机；
所述控制中心，分别根据所述第一相机、第一激光雷达、定位传感器和地磁传感器的输出信号，协同控制行车装置和卷扬机的运行，通过吊索带动上方的储能块向下移动至垂直升降机上，进而带动发电机的运行，实现机械能向电能的转化，完成发电过程。
[0018]进一步的，所述吊索在远离卷扬机的一端设有吊装卡钳；所述吊装卡钳上设有钳板、第二相机和第二激光雷达；所述储能块上设有与所述钳板相配合的钳口，定位传感器设于钳口的端部；所述钳板的伸缩控制端、所述定位传感器、第二相机和第二激光雷达的信号输出端分别连接控制中心；所述控制中心，分别根据定位传感器、第二相机和第二激光雷达的输出信号，控制钳板的伸缩，以使得钳板具有连接储能块的伸出位置和脱离储能块的复位位置。进一步的，还包括位于储能塔下方的储运模块，所述储运模块包括用于传输储能块的皮带机、用于感应储能块位置的激光传感器、以及用于控制皮带机的控制模块；所述激光传感器设于皮带机的侧上方，所述激光传感器的信号输出端连接控制模块；所述控制模块，根据激光传感器的输出信号，控制皮带机的运动以实现储能块的存储和移动。
[0019]进一步的，所述皮带机包括主动轮、从动轮和水平皮带；所述主动轮的控制端连接控制模块；所述主动轮通过水平皮带带动从动轮转动，所述水平皮带的顶部活动传输储能块。
[0020]进一步的，所述行车装置上设有滑轨，所述卷扬机设有滑轨的上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重力储能系统，其特征是，包括：储能塔、储能块（2）和位于储能塔内的储能模块，所述储能模块包括卷扬机（3）、行车装置（9）、吊索（19）和控制中心（16）；所述卷扬机（3）活动设置于行车装置（9）上，所述行车装置（9）活动设置于储能塔内；所述吊索（19）的一端连接卷扬机（3），另一端活动连接储能块（2）；所述行车装置（9）设有第一相机（17）、第一激光雷达（18）和地磁传感器（20）；所述储能块（2）上安装有定位传感器（24）；所述第一相机（17）、第一激光雷达（18）、定位传感器（24）和地磁传感器（20）的信号输出端分别连接控制中心（16）；所述行车装置（9）和卷扬机（3）的控制端分别连接控制中心（16）；所述控制中心（16），分别根据所述第一相机（17）、第一激光雷达（18）、定位传感器（24）和地磁传感器（20）的输出信号，协同控制行车装置（9）和卷扬机（3）的运行，通过吊索（19）带动储能块（2）向上移动，实现电能向机械能的转化，完成储能过程。2.根据权利要求1所述的重力储能系统，其特征是，所述储能塔包括筒体（1）、牛腿（7）和轨道（8），所述牛腿（7）和轨道（8）均为圆环形，所述牛腿（7）环设于筒体（1）靠近顶部的内壁上，所述轨道（8）设于牛腿（7）的上方；所述行车装置（9）设于轨道（8）的上方，在控制中心（16）的控制下沿轨道（8）作环形旋转运动。3.根据权利要求2所述的重力储能系统，其特征是，所述储能塔还包括屋盖（10），所述屋盖（10）通过支座柱（11）设于筒体（1）的上方。4.根据权利要求2所述的重力储能系统，其特征是，所述储能塔还包括用于放置储能块（2）的挂板（15），所述挂板（15）设于筒体（1）的内壁上，且位于牛腿（7）的下方；所述储能块（2）上设有销孔（22），所述销孔（22）靠内的端部还设有槽口（23）；所述挂板（15）的一侧设有与所述销孔（22）和槽口（23）相配合的伸出部，另一侧设有锚板（151）和所述锚板（151）固接的锚筋（152）；所述锚筋（152）固接于筒体（1）的内壁上。5.根据权利要求2所述的重力储能系统，其特征是，还包括位于储能塔内的发电模块，所述发电模块，包括垂直升降机（4）和发电机（12），所述垂直升降机（4）通过固定架（14）固接于筒体（1）的内壁上，所述垂直升降机（4）包括一条循环链条（41）和分别设于所述循环链条（41）两端的两个导向轮（43），所述循环链条（41）外侧固设有多个托板...

【专利技术属性】
技术研发人员：张保龙，张义军，黄慧，黄小玲，卢红前，葛小丰，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：