一种垂发式自动回收重力储能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种垂发式自动回收重力储能系统，包含多个垂发式布置的重力储能系统单元。单个重力储能系统单元通过结构设计、内凹型球面对接口以及配套引导控制装置，实现质量模块下落自动回收，其主要结构包括：质量模块、内凹型球面对接口、动力发电组合装置、基底井、支撑框架结构。多个重力储能系统单元采取类似蜂巢或导弹垂发系统的密集布置方式组合成一种重力储能系统。本发明专利技术对于地形没有特别要求，在室外非极端环境下可以正常运行，结构简单，功率输出平稳，储能容量可动态调整，无需复杂运动控制算法，节约土地资源与建筑材料。节约土地资源与建筑材料。节约土地资源与建筑材料。

【技术实现步骤摘要】
一种垂发式自动回收重力储能系统


[0001]本专利技术涉及储能模块和系统，是一种通过结构设计和机械装置自动回收下落重物的重力储能系统，属于电网储能


技术介绍

[0002]中国专利CN113653612A与CN214674543U提供了一种斜体式重力储能系统。由于大坡度斜坡及轨道建造成本普遍较高，且在极端天气条件下无法运行，因此难以在商业方面大规模应用。
[0003]中国专利CN111287918A提供了一种悬挂式重力储能系统，其利用废弃矿井作为储能通道，对天气等外部条件要求较低且改造成本相对较小。然而砂石质量无法保持一致，对于运动控制和能量输出稳定性提出了较高要求，同时废旧矿井数量有限，进一步限制了其大范围推广。
[0004]瑞士Energy Vault公司提出了一种利用起重器将混凝土块堆叠成塔的结构，利用混凝土块吊起下落进行储能和释能。但是该方案对于土块精准堆放与运动控制算法要求极高，同时容易受到天气影响，牵引绳晃动，导致系统运行不稳定，限制了其推广应用。
[0005]可见现有重力储能系统大多存在受限于天气与地形、建造成本高、结构复杂、运动控制难度较大等问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种将下落重物自动回收至固定底座的重力储能系统单元，且多个重力储能系统单元采取类似蜂巢或导弹垂发系统的密集布置方式组合为一种重力储能系统。系统特点是结构简单，不受天气和地形限制，功率输出平稳，且支持集约化、模块化运作，可根据任务动态调整储能容量，建筑与运动控制成本大幅降低。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的设计方案是：
[0008]一种重力储能系统包含多个重力储能系统单元，单个重力储能系统单元通过质量模块结构设计、内凹型球面对接口以及配套引导控制装置，实现质量模块下落自动回收至基底井内，并可根据任务需要灵活调整质量模块重量。其主要结构包括：质量模块、内凹型球面对接口、动力发电组合装置、基底井、支撑框架结构。多个重力储能系统单元可以组合成一套重力储能系统，形成类似蜂巢或导弹垂发系统的密集布置方式，在节约土地资源和建筑材料的同时进一步强化框架强度，提高系统储能容量。
[0009]所述质量模块由上端模块化重物层和下端对接层两部分构成。
[0010]进一步地，所述上端模块化重物层形状为圆柱形，外层为耐腐蚀、光滑的金属外壳，内层间隔相同高度设置重物限位固定装置，可根据任务需要叠放不同数量的圆柱形重物。
[0011]进一步地，所述重物限位固定装置在感应到重物放置后启动，确保重物重心与质量模块重心一致，防止重物水平方向晃动，取出重物前需依次打开限位固定装置。
[0012]进一步地，所述圆柱形重物可选择铅块、压缩铅板、压制建筑垃圾、焚烧炉渣。
[0013]进一步地，所述下端对接层有滚动对接层和固定对接层两种形态。
[0014]进一步地，所述滚动对接层包含半圆锥形金属外壳、限位引导环、减震滚球装置、顶端金属大滚球。
[0015]进一步地，所述限位引导环包含限位引导保持架和双侧金属滚球，限位引导环上部与半圆锥形金属外壳下端相连，将顶端金属大滚球内嵌于滚动对接层底部，起到支撑、滑动金属大滚球的功能。
[0016]进一步地，所述双侧金属滚球分别为内侧限位滚球和外侧引导滚球，内侧金属滚球半嵌于限位引导保持架，与金属大滚球球面接触，一方面为金融大滚球提供向上支撑力，起到限位固定作用，另一方面赋予金属大滚球灵活滚动的能力；外侧金属滚球内嵌于限位引导保持架，在一定角度与内凹型球面接触时，引导质量模块向下滚动。
[0017]进一步地，所述减震滚球装置连接于滚动对接层顶部中心，与金属大滚球顶部相接触，包含液压减震器、减震滚球保持架、减震滚球。减震滚球内嵌于减震滚球保持架，与金属大滚球球面接触，配合金属大滚球灵活滚动；液压减震器顶端与滚动对接层顶部相连，在质量模块接触基底井底部与内凹型球面时起到减震避震作用。
[0018]进一步地，所述金属大滚球为表面光滑、耐腐蚀的实心金属球，在质量模块接触内凹型球面时，向底部滚动，带动质量模块进入基底井对接口。
[0019]进一步地，所述固定对接层包含半圆锥与球形组合金属体、润滑油储存及渗出装置。
[0020]进一步地，所述半圆锥与圆球形组合金属体形状近似于圆珠笔笔尖，上半部形状为半圆锥体，下半部形状为球形，材质为光滑、耐腐蚀的实心金属。半圆锥与圆球形组合金属体内部安装润滑油存储及渗出装置，送油管道连通半圆锥与圆球形组合金属体表面，在质量模块与内凹型球面接触时，向金属体表面释放润滑液，助力质量模块在重力作用下自动滑动至基底井对接口并下落至基底井。
[0021]所述内凹型球面对接口包含内凹型球面、基底井对接口、基底井对接口引导滚轮。
[0022]进一步地，所述内凹型球面形状可以为半球形、半圆锥形、碗形、漏斗形、杯形及其他类似形状，球面内嵌于土地中，球面直径大于质量模块直径，球面选择表面光滑、高强度、耐冲击、耐腐蚀的金属、塑料、玻璃、陶瓷单种及多种复合材料，内凹型球面底部圆心位置开圆形基底井对接口，与基底井相连。
[0023]进一步地，所述基底井对接口为圆形，圆形直径等于质量模块直径与基底井对接口两侧引导滚轮在基底井内壁延伸出长度之和。
[0024]进一步地，所述基底井对接口引导滚轮布置在基底井对接口，包含引导滚轮电动机、传动轴、圆柱形滚轮，圆柱形滚轮表面包裹蜂巢形、内凹橡胶面，利用大气压强增强摩擦力，同时具备正反方向滚动功能，在质量模块进入基底井对接口时向下滚动，在质量模块抬升时向上滚动，起到限位引导作用。
[0025]所述动力发电组合装置由电动发电一体机、刹车器、牵引轮、牵引缆绳、牵引缆绳位移感应器、逆变器构成。
[0026]进一步地，所述电动发电一体机在需要吊起质量模块储存势能时，作为电动机，通过牵引轮，拉动牵引缆绳和质量模块向上运动至支撑框架结构顶部固定位置；在需要释放
能量时，作为发电机，回收质量模块下降动能，转换为电能。
[0027]进一步地，所述牵引缆绳位移感应器安装在牵引轮下方或承重梁下方，连接刹车器与电动发电一体机，牵引缆绳穿过感应器，当牵引缆绳偏离垂直中心线一定角度后进行报警，通知电动发电一体机、刹车器进行减速、刹车。
[0028]所述基底井由井壁引导滚轮、底部减震吸能装置、排水装置构成。基底井位于地面以下，在增加质量模块运动高度的同时作为质量模块的固定底座。
[0029]进一步地，井壁引导滚轮布置于基底井壁周围，结构和功能与基底井对接口引导滚轮一致，在质量模块进入基底井对接口时向下滚动，在质量模块抬升时向上滚动，起到引导和限位作用。
[0030]进一步地，底部减震吸能装置由高回弹、抗冲击的橡胶或泡沫材料构成。
[0031]所述支撑框架结构是支撑系统重量的建筑框架结构，包括垂直面支撑结构、顶部水平面承重梁，采用钢框架结构、混凝土结构及混合结构。顶部水平面承重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂发式自动回收重力储能系统，包含多个重力储能系统单元，其特征是单个重力储能系统单元通过质量模块设计、内凹型球面对接口以及配套引导控制装置，实现质量模块下落自动归位至基底井内，其主要结构包括：质量模块(1)、内凹型球面对接口(2)、动力发电组合装置(3)、基底井(4)、支撑框架结构(5)，多个重力储能系统单元采取类似蜂巢或导弹垂发系统的密集布置方式组合成一种重力储能系统。2.根据权利要求1所述一种垂发式自动回收重力储能系统，其特征在于，所述的质量模块(1)由上端模块化重物层和下端对接层两部分构成，上端模块化重物层特征为圆柱形形状，内部间隔相同高度设置重物限位固定装置，可根据任务要求，叠放不同数量圆柱形重物，圆柱形重物可选择铅块、压缩铅板、压制建筑垃圾、焚烧炉渣，下端对接层有滚动对接层和固定对接层两种形态。3.根据权利要求1所述一种垂发式自动回收重力储能系统，其特征在于，所述质量模块(1)的下端对接层具有滚动对接层形态，采用半圆锥形金属外壳，顶端通过限位引导环(14)内嵌有可灵活滚动的金属大滚球，滚动对接层内部安装有减震滚球装置(15)。4.根据权利要求1所述的一种垂发式自动回收重力储能系统，其特征在于，所述质量模块(1)下端滚动对接层安装有限位引导环(14)，包含限位引导保持架(21)和双侧金属滚球，限位引导环(14)上部与半圆锥形金属外壳相连，与顶端金属大滚球(13)相接，双侧金属滚球分别为内侧限位滚球(22)和外侧引导滚球(23)，内侧限位滚球(22)半嵌于限位引导保持架(21)，与金属大滚球(13)球面接触，支撑金融大滚球(13)同时赋予金属大滚球(13)灵活滚动的能力，外侧引导滚球(23)内嵌于限位引导保持架(21)，在接触内凹型球面时亦可滚动。5.根据权利要求1所述的一种垂发式自动回收重力储能系统，其特征在于，所述质量模块(1)下端滚动对接层安装有减震滚球装置(15)，包含液压减震器(24)、减震滚球...

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