质量件移位式能量存储及发电设备制造技术

一种质量件移位式能量存储发电设备(10)，其包括塔(11)和由塔(11)悬挂的用于降落和提升的第一质量件(12)。第一质量件(12)通过滑轮装置悬挂，该滑轮装置包括在第一质量件(12)上方固定至塔(11)的第一组滑轮(50)、以及固定至第一质量件(12)的第二组滑轮。线缆(28)延伸通过第一组滑轮(50)和第二组滑轮，并且线缆(28)的一个端部固定至塔(11)或第一质量件(12)中的一者。绞盘(38)包括筒(36)，在第一质量件(12)降落时，线缆(28)围绕筒退绕，并且在第一质量件(12)提升时，线缆围绕筒卷绕。绞盘(38)与飞轮(60)驱动连接，使得在第一质量件(12)降落时，线缆(28)从筒(36)退绕，并且筒的旋转驱动飞轮(60)进行旋转。飞轮(60)与发电机(62)驱动连接，使得飞轮(60)的旋转驱动发电机(60)以用于产生电能。用于产生电能。用于产生电能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】质量件移位式能量存储及发电设备
[0001]优先权的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年2月19日提交的澳大利亚临时专利申请No.2021900441的优先权，该澳大利亚临时专利申请的内容视为通过本参引并入到本申请文件中。


[0003]本专利技术涉及电能产生与能量存储领域，并且特别地涉及用于通过质量件移位(mass displacement)来发电的设备和方法。

技术介绍

[0004]下面对本专利技术背景的论述意在便于对本专利技术的理解。然而，应当理解的是，本论述不是确认或承认所论述的任一方面是如本申请的优先权日时的公知常识的一部分。
[0005]可以使用煤、燃气或核燃料在发电站中产生电，或者在利用流动水来驱动发电涡轮的水力系统中产生电，然而近来，太阳能和风能已经用于大型发电设施和小型发电设施两者中。由太阳能发电可以通过使用太阳能光伏(PV)模块或电池、或者通过将太阳光线集中至焦点以将可以随后驱动涡轮的工作流体蒸发来进行。波浪能是可以用来发电的另一形式的能量。
[0006]在上述发电形式中，一些发电形式基于化石燃料(煤和燃气)，而其他发电形式基于可再生燃料(水力、太阳能、风能和波浪能)。通常不认为核燃料是化石燃料，而是不可再生燃料，并且使用核燃料所产生的废弃物的处理是困难且危险的。
[0007]质量件移位是可以用于发电的另一动力源。使用重力来降低重量件并且利用降落重量件的动量可以用来使涡轮或转子旋转以用于发电。
[0008]加重质量件移位式系统在发电方面相比于本文中早前提及的现有系统中的一些系统具有优点，特别是与煤、燃气和以核能为燃料的发电厂相比具有与环境排放效益相关的优点。相比于水力发电而言，加重质量件移位式系统还可以减少对环境的损害，或者减少比如在水力发电、风力发电和波浪能发电的情况下出现的对环境美学的损害。
[0009]质量件移位式系统的其他益处是质量件移位式系统相对简单并且因而可靠地操作。此外，质量件移位式系统可以相对紧凑并且定尺寸成适合大规模操作或小规模操作。
[0010]国际PCT专利申请PCT/EP2020/068043(WO/2020/260596)中示出了质量件移位式发电的示例。在该示例现有技术PCT申请中，公开了一种能量存储系统，其中，通过来自绞盘的线缆悬挂重量件，并且当需要电力时，重量件可以在重力作用下降低以驱动发电涡轮，并且当不需要电力时，可以将重量件提升以用于以后重复使用。所述系统的优点呈现为：当电网中的过量电力可用时，可以将重量件提升，而当需要比电网中能够供应的电力多的电力时，可以允许重量件在重力作用下降低，从而向电网增加更多电力。
[0011]国际申请PCT/EP2020/068043意在利用在基于地面的井(shaft)内降低和提升的重量件进行操作。因此，降低和提升重量件的绞盘位于地面水平处，并且在延伸到绞盘下方的地面中的井中降低和提升重量件。所述井可以是钻到地面中的竖向井。这种布置结构是
有利的，因为其最大限度地减少了对质量件移位式发电机所在的区域造成的美学干扰。然而，为了使系统有效，井需要钻至大约20米至30米的深度，并且这首先需要显著的作用力来钻井并且保持井抵抗法向地面运动(normal ground movement)，该法向地面运动会使井的轴线移位并且从而干扰重量件在井内的行进。
[0012]本专利技术涉及与PCT申请PCT/EP2020/068043相同的领域中的质量件移位式发电设备，但是本专利技术意在提供一种与由PCT/EP2020/068043所提供的发电解决方案不同的发电解决方案。

技术实现思路

[0013]根据本专利技术，提供了一种质量件移位式发电设备，该质量件移位式发电设备包括：
[0014]a.塔，
[0015]b.由塔悬挂的用于降落和提升的质量件，该质量件通过滑轮装置悬挂，该滑轮装置包括在质量件上方固定至塔的第一组滑轮、以及固定至质量件的第二组滑轮，线缆延伸通过第一组滑轮和第二组滑轮，并且线缆的一个端部固定至塔或质量件中的一者，
[0016]c.绞盘，该绞盘包括筒，在质量件降落时，线缆围绕筒退绕，并且在质量件提升时，线缆围绕筒卷绕，
[0017]d.绞盘与飞轮驱动连接，使得在质量件降落时，线缆从筒退绕，并且筒的旋转驱动飞轮进行旋转，以及
[0018]e.飞轮与发电机驱动连接，使得飞轮的旋转驱动发电机以用于产生电能。
[0019]本专利技术还提供了一种发电系统，该发电系统包括：
[0020]a.通过滑轮装置将第一质量件悬挂在塔中，该滑轮装置包括在第一质量件上方固定至塔的第一组滑轮、以及固定至第一质量件的第二组滑轮，将线缆延伸通过第一组滑轮和第二组滑轮并且将线缆的一个端部固定至塔或第一质量件中的一者，
[0021]b.将线缆的自由端部延伸至绞盘，该绞盘包括筒，在第一质量件降落时，线缆围绕筒退绕，并且在第一质量件提升时，线缆围绕筒卷绕，
[0022]c.将绞盘与飞轮连接以用于驱动飞轮，使得在第一质量件降落时，线缆从筒退绕，并且筒的旋转驱动飞轮进行旋转，以及
[0023]d.将飞轮与发电机连接，使得飞轮的旋转驱动发电机以用于产生电能。
[0024]根据本专利技术的质量件移位式发电设备利用降落的质量件通过将驱动发电机的飞轮驱动来发电。此外，通过延伸通过用作传动装置的第一组滑轮和第二组滑轮的线缆使质量件降落，使得通过改变线缆所延伸通过的滑轮的数目，质量件可以更快或更慢地降落，从而增大或减小飞轮的旋转速度，并且从而增大或减小所产生的电量。飞轮形成本专利技术的质量件移位式发电设备的重要部件，因为飞轮有助于向发电机恒定输送旋转能，以用于一致的能量产生。申请人已知以由本专利技术所设想的方式采用飞轮不是现有技术的一部分。
[0025]根据本专利技术的发电设备的输出可以通过增大或减小质量件的重量、通过增大或减小第一组滑轮和第二组滑轮的滑轮的数目、或者通过改变绞盘与飞轮之间和/或飞轮与发电机之间的传动连接来改变。例如，减慢质量件的降落会延长发电的时间，但是减少电输出。减小或增大质量件降落的速率可以通过上述提及的变型中的任一变型来实现。
[0026]可以通过增大质量件的重量来减小质量件降落的速率、但不减少电输出。
[0027]可以通过添加第二质量件来改变根据本专利技术的发电设备的输出，该第二质量件通过第二滑轮装置由塔悬挂，所述第二滑轮装置包括在第二质量件上方固定至塔的第一组滑轮、以及固定至第二质量件的第二组滑轮，线缆延伸通过第一组滑轮和第二组滑轮，并且线缆的一个端部固定至塔或质量件中的一者。线缆可以以与在第一质量件情况下相同的方式延伸至第二绞盘，并且绞盘可以连接至第一质量件情况下的同一飞轮，或者可以连接至第二飞轮。第二飞轮可以驱动第二发电机。
[0028]第二质量件可以与第一质量件支承在同一塔中，并且在本专利技术的一些布置结构中，第二质量件与第一质量件具有相同的竖向行程或落差，使得第二质量件能够操作成与第一质量件产生相同的能量以用于发电。根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种质量件移位式发电设备，包括：a.塔；b.由所述塔悬挂的用于降落和提升的第一质量件，所述第一质量件通过滑轮装置悬挂，所述滑轮装置包括在所述第一质量件上方固定至所述塔的第一组滑轮、以及固定至所述第一质量件的第二组滑轮，线缆延伸通过所述第一组滑轮和所述第二组滑轮，并且所述线缆的一个端部固定至所述塔或所述第一质量件中的一者，c.绞盘，所述绞盘包括筒，在所述第一质量件降落时，所述线缆围绕所述筒退绕，并且在所述第一质量件提升时，所述线缆围绕所述筒卷绕，d.所述绞盘与飞轮驱动连接，使得在所述第一质量件降落时，所述线缆从所述筒退绕，并且所述筒的旋转驱动所述飞轮进行旋转，以及e.所述飞轮与发电机驱动连接，使得所述飞轮的旋转驱动所述发电机以用于产生电能。2.根据权利要求1所述的质量件移位式发电设备，包括第二质量件，所述第二质量件通过第二滑轮装置由所述塔悬挂，所述第二滑轮装置包括在所述第二质量件上方固定至所述塔的第一组滑轮、以及固定至所述第二质量件的第二组滑轮，线缆延伸通过所述第一组滑轮和所述第二组滑轮，并且所述线缆的一个端部固定至所述塔或所述第二质量件中的一者，所述线缆延伸至第二绞盘，所述第二绞盘包括筒，在所述第二质量件降落时，所述线缆围绕所述筒退绕，并且在所述第二质量件提升时，所述线缆围绕所述筒卷绕，所述绞盘与所述飞轮驱动连接，使得在所述第二质量件降落时，所述线缆从所述筒退绕，并且所述筒的旋转驱动所述飞轮进行旋转。3.根据权利要求1所述的质量件移位式发电设备，包括第二质量件，所述第二质量件通过第二滑轮装置由所述塔悬挂，所述第二滑轮装置包括在所述第二质量件上方固定至所述塔的第一组滑轮、以及固定至所述第二质量件的第二组滑轮，线缆延伸通过所述第一组滑轮和所述第二组滑轮，并且所述线缆的一个端部固定至所述塔或所述第二质量件中的一者，所述线缆延伸至第二绞盘，所述第二绞盘包括筒，在所述第二质量件降落时，所述线缆围绕所述筒退绕，并且在所述第二质量件提升时，所述线缆围绕所述筒卷绕，所述绞盘与第二飞轮驱动连接，使得在所述第二质量件降落时，所述线缆从所述筒退绕，并且所述筒的旋转驱动所述第二飞轮进行旋转，所述第二飞轮与发电机驱动连接，使得所述第二飞轮的旋转驱动所述发电机以用于产生电能。4.根据权利要求3所述的质量件移位式发电设备，所述第二飞轮驱动第二发电机。5.根据权利要求2或3所述的质量件移位式发电设备，所述第二质量件与所述第一质量件支承在同一塔中。6.根据权利要求2或3所述的质量件移位式发电设备，所述第二质量件支承在第二塔中。7.根据权利要求2至6中的任一项所述的质量件移位式发电设备，所述第二质量件与所述第一质量件具有相同的竖向行程。8.根据权利要求1所述的质量件移位式发电设备，包括一个或更多个其他质量件，所述一个或更多个其他质量件通过一个或更多个其他滑轮装置由所述塔悬挂，所述一个或更多个其他滑轮装置各自包括在所述一个或更多个其他质量件上方固定至所述塔的第一组滑
轮、以及固定至所述一个或更多个其他质量件的第二组滑轮，相应线缆延伸通过所述第一组滑轮和所述第二组滑轮，并且所述线缆的一个端部固定至所述塔或所述一个或更多个其他质量件中的一者，所述相应线缆延伸至相应绞盘，所述相应绞盘包括...

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