一种电站用大容量重力储能装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种电站用大容量重力储能装置，包括：配重体，配重体用于被提升至高空从而将电能转化为配重体所增加的重力势能；支撑装置，包括支撑柱以及架设在支撑柱上的横梁；电力提升装置，电力提升装置至少包括电动机，由电动机驱动的绕线轮轴，设置于配重体上方的滑轮，中部绕过滑轮的拉索，拉索一端固定于支撑装置上，另一端固定于绕线轮轴上；发电装置，包括发电机，发电机经传动件与绕线轮轴相连用以将配重体的重力势能转化为电能。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有可以实现超大容量储能，能量密度高、占地少，能量循环效率高，局限性小，适用范围广，完全无污染，投资省，运营成本低等优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及储能
，特别是涉及一种电站用大容量重力储能装置。
技术介绍
电能具有可以大规模生产、容易转换为其他形式能量、便于远距离输送、集中管理、自动测量和控制等优点，在人类生活和社会生产活动中应用广泛。但是电力的应用有一个很大的缺憾，即在目前技术条件下还不能以电能形式大量储存，电网中的发电量和用电负荷必须平衡。而电力的需求极不平衡，春、夏、秋、冬，昼夜之间，工作日与节假日电力需求相差很大。电力系统中的负荷随时间而变化，电力负荷由国民经济和社会各行业用电负荷构成，如第一、二、三产业，其中有重工业、轻工业、交通运输业、商业、农业及生活用电负荷。各种用电负荷在一日内都有其各自的变化规律，如连续生产的重工业和轻工业，在24(16)h负荷大体均衡，商业、生活用电则出现晚高峰和后夜低谷负荷。在一年内各类用电负荷又随季节而变化，如制冷制热空调、电热、照明等。火力发电和核能发电具有能量密度高、运行稳定、启闭不便的特点，而用电负荷存在每日间的高峰低谷和以年度季节等为周期的高峰低谷现象，两者不完全匹配，必然形成供电不足或供电能力过剩的情况。风电、光伏等发电具有随机性、不连续、不稳定、能量密度低的特点，太阳能、风能资源丰富区常常远离人口、工业密集区，发电与用电之间普遍存在时间空间上的不匹配，空间上的距离可以靠高压输变电设备解决，而时间方面的不匹配则需要大型的储能设施将发电用电之间的不平衡进行弥补。如何大容量、低成本、高效率、高可靠度地将临时过剩电力进行储存一直是一个难题，储能技术的落后将大大制约风电、光伏发电等清洁能源的广泛应用，也会造成火电、核电等传统发电系统的效率下降，不利于节能减排。人类已经开发出各种电能存储方法，如抽水蓄能电站、化学电池、超大规模电容、压缩空气、电解水、超导电磁或飞轮蓄能等等。抽水蓄能电站是大容量蓄能方式，能量循环效率75％，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，有一定应用前景，但有可能破坏环境、迁移人口、淹没农田和文物古迹、影响原生态系统，影响面广，有些是负面的。化学电池能量密度低，成本高，技术要求高，寿命有限、需交直变换、循环效率偏低，需要一些在地球上储量有限的特殊元素，在便携式电子设备中应用广泛，将来在汽车等交通工具上也有很好的发展前景，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充放电、循环效率高的优势，但能量密度低，需交直变换，可以配合电池应用在汽车上，但难以满足工业民用储能需求。压缩空气、电解水、超导电磁或飞轮动能等均因各自特点可以应用于特殊领域，但难以实现国家骨干电网级别的超大规模的工业民用储能需求。-->
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种储能密度高，占地面积小，容量可控，而且适用范围广的电站用大容量重力储能装置。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电站用大容量重力储能装置，包括：配重体，配重体用于被提升至高空从而将电能转化为配重体所增加的重力势能；支撑装置，包括支撑柱以及架设在支撑柱上的横梁；电力提升装置，电力提升装置至少包括电动机，由电动机驱动的绕线轮轴，设置于配重体上方的滑轮，中部绕过滑轮的的拉索，拉索一端固定于支撑装置上，另一端固定于绕线轮轴上；发电装置，包括发电机，发电机经传动件与绕线轮轴相连用以将配重体的重力势能转化为电能。本技术的原理在于将电网或电站中用电低谷时暂时过剩的电力通过电动机提升配重体至一定高度，提升的高度取决于支撑柱的高度，一般高度可达100米至200米，甚至更高，把能量以重力势能的方式储存起来，待用电高峰时再将配重体下放，从而使重力势能释放，推动发电机发电再将电力送上电网。由于本技术中配重体的比重可以很大，因此其储能密度高，占地面积小，可以满足国家骨干电网级别的超大规模的工业民用储能需求，而且由于其所具有的固体形态，因而对地形没有特别要求，建设方便。为了取得更好的技术效果，进一步的技术措施还包括：上述的电动机与发电机集成为一体即电动机/发电机一体机。使得结构更加简单，安装更加方便。事实上，电力提升装置以及发电装置可以安装在地面或地下等位置，为了减少土地占用，上述的电力提升装置以及发电装置均安装在支撑装置的横梁上。绕线轮轴与电动机/发电机一体机的输出轴的连接方式具有多种形式，优选的方案之一，上述的绕线轮轴与电动机/发电机一体机的输出轴直接相连，支撑装置还包括支撑滑轮，拉索的其中一端固定于支撑滑轮上，另一端绕过支撑滑轮连接在绕线轮轴上。另一个优选方案，上述的绕线轮轴与电动机/发电机一体机的输出轴经齿轮组相连接，拉索的其中一端固定于横梁上，另一端连接在绕线轮轴上。优选的，上述的配重体包括配重箱以及紧密填充在配重箱内的配重填料。配重箱使配重体的使用更加灵活方便，其内的配重填料的选择或更换更加简单。配重填料的选择具有极大的灵活性，出于提高储能密度的考虑，优选的，上述的配重填料的密度至少是2×103Kg/m3。配重填料的密度越大，储能密度越高，所占用的土地面积越小。通常来说，土、砂、石密度是水的2-2.5倍，而且，土、砂、石还具有可以就地取材，来源广泛，成本低廉的优点，因此，优选的，上述的配重填料是土、砂、石中的一种或至少其中两种的混合物。与现有技术相比，本技术具有以下优点：一、可以实现超大容量储能，能量密度高、占地少、容量可控，储电供电运行灵活、启闭方便、不需交直变换、供电质量高，也可以起到调频调相调压等作用。运营管理简单，检-->修方便。目前国家骨干电网级别的储能只有抽水蓄能方式，但建设条件苛刻，应用受限，而化学电池、超大规模电容、压缩空气、电解水、超导电磁或转动动能等方式均难以实现超大容量储能。一般土、砂、石密度是水的2-2.5倍，仅此即可比抽水蓄能电站少用一半方量储能介质，另配重箱高度、提升高度均可人为设计，能量密度高。条件具备时可利用地形地物等实现更高能量密度。二、能量循环效率高。整个过程仅有电动机提升重物、重物下降推动发电机发电两个动作，电机技术成熟，是目前所有动力机械中效率最高的，远远高于蒸汽机、内燃机、水轮机、汽轮机、风轮机等，电机单向效率可以做到98％-99％，加上极少的滑轮齿轮等机械摩擦和空气阻力引起的能量损失，几乎不再存在其他能量损耗，综合能量循环效率有望达到90％-95％，甚至可至96％以上，即可以几乎无损失地将过剩电力“束之高阁”存储起来，需要时释放弥补用电高峰时供电能力不足。而抽水蓄能电站能量循环效率仅75％，电解水45％，化学电池75％，压缩空气50％，飞轮90％，超导电磁95％，等等，其他方式循环效率也难达到本方式的效率水平。三、技术成熟，稳定可靠，安全，寿命长。以土木工程、机电工程成熟技术为依托，工程实施无任何技术难度，土木工程设计寿命可达100年以上，电机维护费用超低，寿命可达30年以上。相对于抽水蓄能电站，不存在溃坝之类可能造成严重损失的可能性，风险可控。四、相对于抽水蓄能电站，本装置不需水(当然以水作为配重物也是可以的，但不会消耗掉)，不需建坝建库等特殊地理条件，不淹没耕地、不迁移人口、不破坏环境和生物种群、不破坏文物古迹，选址灵活。据了解，2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电站用大容量重力储能装置，其特征在于包括：配重体，所述的配重体用于被提升至高空从而将电能转化为配重体所增加的重力势能；支撑装置，包括支撑柱（４１）以及架设在所述的支撑柱上的横梁（４２）；电力提升装置，所述的电力提升装置至少包括电动机（２１），由所述的电动机（２１）驱动的绕线轮轴（２２），设置于所述的配重体上方的滑轮（２３），中部绕过所述的滑轮（２３）的的拉索（２４），所述的拉索（２４）一端固定于所述的支撑装置上，另一端固定于所述的绕线轮轴（２２）上；发电装置，包括发电机（３１），所述的发电机（３１）经传动件与所述的绕线轮轴（２２）相连用以将所述的配重体的重力势能转化为电能。

【技术特征摘要】
1.一种电站用大容量重力储能装置，其特征在于包括：配重体，所述的配重体用于被提升至高空从而将电能转化为配重体所增加的重力势能；支撑装置，包括支撑柱(41)以及架设在所述的支撑柱上的横梁(42)；电力提升装置，所述的电力提升装置至少包括电动机(21)，由所述的电动机(21)驱动的绕线轮轴(22)，设置于所述的配重体上方的滑轮(23)，中部绕过所述的滑轮(23)的的拉索(24)，所述的拉索(24)一端固定于所述的支撑装置上，另一端固定于所述的绕线轮轴(22)上；发电装置，包括发电机(31)，所述的发电机(31)经传动件与所述的绕线轮轴(22)相连用以将所述的配重体的重力势能转化为电能。2.根据权利要求1所述的一种电站用大容量重力储能装置，其特征在于：所述的电动机(21)与所述的发电机(31)集成为一体即电动机/发电机一体机。3.根据权利要求2所述的一种电站用大容量重力储能装置，其特征在于：所述的电力提升装置以及所述的发电装置均安装在所述的支撑装置的横梁(42)上。4.根据权利要求3所述的一种电站用大容量重力储...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹信江，
申请(专利权)人：曹信江，
类型：实用新型
国别省市：97[中国|宁波]