環(huán)保型重錘式儲能電站的制作方法
【專利摘要】提供一種環(huán)保型重錘式儲能電站，具有發(fā)電機組、調速變速器和框架，所述發(fā)電機組輸出端接調速變速器輸入端，所述調速變速器輸出端接設置在框架側邊的卷揚機輸入端，所述卷揚機上的鋼絲繩繞過固定在框架上端的定滑輪后與重錘固定連接。本實用新型以重錘的垂直引力為能量載體，通過將重錘垂直提升和直線下落，將電能以物理的方式儲存在重錘的引力之中，是一種環(huán)境友好型現代化物理儲能技術方法，對新能源發(fā)電并網和智能電網調峰調頻實施技術支撐，用以增強新能源發(fā)電和智能電網的優(yōu)勢互補和互動協(xié)調，提高電能質量，保障新能源發(fā)電和智能電網運行安全，保護生態(tài)環(huán)境，提高經濟社會效益。
【專利說明】環(huán)保型重錘式儲能電站
【技術領域】
[0001]本實用新型屬新能源【技術領域】，具體涉及一種可與新能源和智能電網配套的環(huán)保型重錘式儲能電站。
【背景技術】
[0002]經濟社會的快速發(fā)展，導致人們對能源的需求越來越大，目前，人類利用化石能源對生態(tài)環(huán)境產生的污染正在急劇惡化，發(fā)展可再生能源和保護生態(tài)環(huán)境已是人類可持續(xù)發(fā)展所必須解決的首要問題。儲能技術是可再生能源發(fā)展的關鍵，是智能電網系統(tǒng)的核心技術之一，是新能源領域發(fā)展所必須解決的技術瓶頸，現有儲能技術主要有化學儲能和物理儲能，化學儲能主要是各類電池儲能，因其安全性、經濟性和對環(huán)境的污染而無法滿足新能源和電網儲能及調峰的要求，物理儲能主要是抽水蓄能，因受地理地形條件的限制，使其使用范圍受到很大的制約。面對新能源在全球范圍的蓬勃發(fā)展之勢，現有的儲能技術根本難以適應新能源發(fā)展的需要，新能源和智能電網急需多種新型儲能技術，因此，大有必要開發(fā)新的環(huán)境友好型，經濟實用的新一代儲能技術，以彌補現有儲能技術的嚴重不足。
實用新型內容
[0003]本實用新型解決的技術問題:提供一種環(huán)保型重錘式儲能電站，對新能源發(fā)電并網和智能電網調峰調頻實施技術支撐，用以增強新能源發(fā)電和智能電網的優(yōu)勢互補和互動協(xié)調，提高電能質量，保障新能源發(fā)電和智能電網運行安全，保護生態(tài)環(huán)境，提高經濟社會效益。
[0004]本實用新型采用的技術方案:環(huán)保型重錘式儲能電站，具有發(fā)電機組、調速變速器和框架，所述發(fā)電機組輸出端接調速變速器輸入端，所述調速變速器輸出端接設置在框架側邊的卷揚機輸入端，所述卷揚機上的鋼絲繩繞過固定在框架上端的定滑輪后與重錘固定連接。
[0005]優(yōu)選地，所述調速變速器具有兩個輸出端且分別與卷揚機輸入端連接，所述卷揚機上的鋼絲繩分別繞過設置在框架上端的定滑輪后與重錘固定連接。
[0006]優(yōu)選地，所述發(fā)電機組由電動機和發(fā)電機構成且兩者的輸出軸相向平行設置，所述調速變速器為變檔式調速變速器且可在其花鍵軸上左右滑動與電動機或發(fā)電機的輸出軸連接，所述調速變速器具有兩個輸出端且分別與卷揚機輸入端連接，所述卷揚機上的鋼絲繩分別繞過設置在框架上端的定滑輪后與重錘固定連接。
[0007]進一步地，所述發(fā)電機組為可逆式電動機發(fā)電機組。
[0008]進一步地，所述框架上端平行設有多個定滑輪，所述卷揚機上的鋼絲繩順序繞過多個定滑輪后與重錘固定連接。
[0009]本實用新型與現有技術相比的優(yōu)點:
[0010]1、作為新能源發(fā)電的備用容量，促進新能源又好又快發(fā)展；
[0011]2、響應速度快，應用安全，不受地理地形條件制約；[0012]3、儲能效率高，經濟實用，性價比優(yōu)越；
[0013]4、無環(huán)境污染為環(huán)境友好型現代化新型儲能電站；
[0014]5、保障新能源并網消納和智能電網調峰調頻技術急需；
[0015]6、維修應用方便，制造成本低，經濟性能優(yōu)越。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型第一實施例結構示意圖；
[0017]圖2為本實用新型第二實施例結構示意圖；
[0018]圖3為本實用新型第三實施例結構示意圖；
[0019]圖4為本實用新型的第三實施例儲能時結構示意圖；
[0020]圖5為本實用新型的第三實施例發(fā)電時結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖1描述本實用新型的第一種實施例。
[0022]環(huán)保型重錘式儲能電站，具有發(fā)電機組1、調速變速器2和框架4，所述發(fā)電機組I輸出端接調速變速器2輸入端，所述調速變速器2輸出端接設置在框架4側邊的卷揚機3輸入端，所述卷揚機3上的鋼絲繩繞過固定在框架4上端的定滑輪5后與重錘6固定連接，上述電機組I為可逆式電動機發(fā)電機組。
[0023]可逆式電動機發(fā)電機組I為可雙向轉動的電動機發(fā)電機一機兩用型電器機組，其功能是順時針轉動時耗用電能為電動機，逆向反時針轉動時發(fā)出電能為發(fā)電機，是本實用新型技術中電能儲存和發(fā)電的主要部件。調速變速器2的功能是調節(jié)可逆式電動機發(fā)電機組I在儲能和發(fā)電時的扭矩和轉速。卷揚機3由調速變速器2的動力輸出軸帶動，卷揚機3上的鋼絲繩端頭經過兩個定滑輪5與重錘6頂部的吊環(huán)緊扣。卷揚機3的功能是由調速變速器2的動力輸出軸驅動，通過纏繞在卷筒上的鋼絲繩對重錘6實施提升，通過設置在卷筒上的制動閘，控制重錘6的提升和下落?？蚣?是整個環(huán)保型重錘式儲能電站裝備的骨架和承重載體，所有裝置和部件都安裝在它的上面，承載著儲能、發(fā)電的全部質量。定滑輪5固定在框架4上端相應的位置，是鋼絲繩運行的滾動軌道，承載鋼絲繩提升重錘6時產生的質量。重錘6是一個方錐形鐵塊，頂部吊環(huán)和卷楊機3的鋼絲繩緊扣，儲能時重錘6被鋼絲繩吊起或懸停在空中，重錘下落時利用其重力和引力的疊加能量，經卷揚機3，調速變速器2驅動可逆式電動機發(fā)電機組I反時針轉動發(fā)出電能，是本實用新型技術的關鍵核心部件。
[0024]儲能:儲能時，電能通過導線驅動可逆式電動機發(fā)電機組I轉動，此時可逆式電動機發(fā)電機組I的旋轉方向為順時針旋轉，其功能是電動機。電能驅動電動機順時針旋轉，其旋轉的能量經調速變速器2變速后降低轉速增加扭力，增加后的扭力經調速變速器2的動力輸出軸帶動卷揚機3轉動，卷揚機3卷筒上纏繞的鋼絲繩經框架4上固定的定滑輪5提升重錘6，在提升過程中將電能用機械轉動的物理方式儲存起來。重錘6在額定時間內被提升到額定高度后，鎖閉裝置在卷揚機卷筒上的制動閘，重錘6被懸吊在空中，電能被儲存在重錘的質量和引力之中。
[0025]發(fā)電:發(fā)電時，開啟裝置在卷揚機3卷筒上的制動閘，重錘6在自身重量和引力的雙重作用下向地面垂直下落，緊扣在重錘6上的鋼絲繩經框架4上固定的定滑輪5拉動卷揚機3倒轉，經調速變速器2驅動可逆式電動機發(fā)電機組I反時針旋轉，此時可逆式電動機發(fā)電機組的功能變?yōu)榘l(fā)電機，發(fā)出電能并入電網，本方案適合于小規(guī)模新能源發(fā)電和分布式電站應用。
[0026]下面結合附圖2描述本實用新型的第二種實施例。
[0027]環(huán)保型重錘式儲能電站，具有發(fā)電機組1、調速變速器2和框架4，所述發(fā)電機組I輸出端接調速變速器2輸入端，所述調速變速器2具有兩個輸出端且分別與卷揚機3輸入端連接，所述卷揚機3上的鋼絲繩分別繞過設置在框架4上端的定滑輪5后與重錘6固定連接。上述發(fā)電機組I為可逆式電動機發(fā)電機組。
[0028]本方案中，可逆式電動機發(fā)電機組I 一臺不變，調速變速器2的動力輸出軸為左、右雙向輸出，卷揚機3為左右兩臺，分別和調速變速器2的動力輸出軸左右二端相連接，二臺卷揚機3卷筒上纏繞的鋼絲繩，分別經兩個定滑輪5和左右二個重錘6頂部的吊環(huán)緊扣，框架4為雙框架結構，結構體積是第一實施例單框架結構的一倍，定滑輪5分別固定在雙框架4相應的位置，重錘6為二個，其頂部吊環(huán)分別和雙框架左右二根鋼絲繩相緊扣。本方案實施過程中，安裝在雙框架4內的所有裝置和部件1、2、3、5、6其功能和第一套技術方案相同，不同之處是雙框架結構實現了儲能和發(fā)電效率的倍增。本方案適合較大規(guī)模的新能源發(fā)電場應用，其集群式布局完全可作為大型風電場和大規(guī)模智能電網系統(tǒng)調峰調頻技術的急需。
[0029]下面結合附圖3、4、5描述本實用新型的第三種實施例。
[0030]環(huán)保型重錘式儲能電站，具有發(fā)電機組1、調速變速器2和框架4，所述發(fā)電機組I輸出端接調速變速器2輸入端，上述發(fā)電機組I由電動機8和發(fā)電機7構成且兩者的輸出軸相向平行設置，所述調速變速器2為變檔式調速變速器且可在其花鍵軸上左右滑動與電動機8或發(fā)電機7的輸出軸連接，所述調速變速器2具有兩個輸出端且分別與卷揚機3輸入端連接，所述卷揚機3上的鋼絲繩分別繞過設置在框架4上端的定滑輪5后與重錘6固定連接。
[0031]本方案中，電動機8為單純的電動機，僅在儲能時用電能驅動其旋轉作功。變檔式調速變速器2上的大齒輪可在其花鍵軸的花鍵上左右滑動，以改變與電動機8和發(fā)電機7輸出軸上的傳動齒輪嚙合或分離狀態(tài)，其它設施如卷揚機3，雙框架4，定滑輪5，和重錘6的功能與第二套技術實施方案相同。
[0032]儲能:儲存電能時，電能通過導線驅動電動機8旋轉，此時變檔式調速變速器2的大齒輪變換到和電動機8輸出軸端的傳動齒輪相嚙合的位置，電動機8由電力驅動，通過大齒輪帶動變檔式調速變速器2的動力輸出軸轉動，在動力輸出軸的帶動下，卷揚機3卷筒上纏繞的鋼絲繩經固定在雙框架4上的定滑輪5將重錘6從地面向上提升，在提升重錘的過程中，將電能用物理的方式儲存在重錘6的質量和引力之中。
[0033]發(fā)電:發(fā)電時，開啟裝置在卷揚機3卷筒上的制動閘，重錘6在自身重量和引力的雙重作用下向地面垂直下落，緊扣在重錘6上的鋼絲繩經雙框架4上固定的定滑輪5拉動卷揚機3轉動，此時，變檔式調速變速器2的大齒輪變換到和發(fā)電機7輸出軸端的傳動齒輪相嚙合的位置，卷揚機3經動力輸出軸帶動變檔式調速變速器2的大齒輪經發(fā)電機7主軸端的傳動齒輪驅動發(fā)電機旋轉，發(fā)出電能并入電網。本方案因電動機8和發(fā)電機7分開設置，可實現環(huán)保型重錘式儲能電站儲能和發(fā)電效率的最大化。
[0034]上述三種技術方案中，第一套技術方案適用于小規(guī)模分布式新能源備用容量和電網調峰范圍；第二套和第三套技術實施方案適用于大中型規(guī)模的集群化新能源備用容量和大規(guī)模智能電網系統(tǒng)調峰調頻應用領域。
[0035]本實用新型技術方案所依據的科學原理是利用質量和引力相疊加的雙重力學作用，用機械提升的物理方法，在機械運動中對電能進行物理儲存和釋放引力發(fā)電，是一種創(chuàng)新的儲能技術方法。
[0036]環(huán)保型重錘式儲能電站在新能源和智能電網系統(tǒng)應用的經濟社會效益分析。
[0037]1、作為風電，太陽能等新能源發(fā)電消納的關鍵技術之一
[0038]儲能技術作為新能源領域的備用容量，對風電、太陽能發(fā)電的上網消納起著重要的技術保障，可大幅提升新能源的發(fā)電效率，增加新能源的經濟社會效益。
[0039]2、作為電網系統(tǒng)的主要調峰技術，保障智能電網安全運行，提高電網經濟效益。儲能技術可有效地對智能電網實行削峰填谷，使夜間低谷時段的電力得到有效利用，大幅增加電網的安全運行和其經濟社會效益。
[0040]3、環(huán)保節(jié)能效果顯著
[0041]環(huán)保型重錘式儲能電站，在整個運行過程中無污染、無排放，為環(huán)境友好型儲能電站，為保護環(huán)境和生態(tài)平衡產生積極的社會效果。
[0042]環(huán)保型重錘式儲能電站適用范圍廣泛，可應用于小型分散的分布式新能源發(fā)電，也可應用于較大規(guī)模的集中風電場和太陽能電站，其集群布局應用可作為新能源和智能電網系統(tǒng)大規(guī)模儲能和調峰調頻的技術需求。
[0043]經濟效益分析:智能電網的電能供用戶應用分為用電高峰時段和用電低谷時段。用電高峰時段主要在白天和傍晚10時以前，此時用電量最大，電價最高。晚上12時至凌晨6時為用電低谷時段，此時用電量最小，電價最低，多余的電能像流水一樣白白的流逝掉十分可惜。環(huán)保型重錘式儲能電站的作用就是將用電低谷時段智能電網多余的電量儲存起來，在用電高峰時段釋放出來供電網用戶應用，提高電能利用效率，保障電網運行安全，以南方電網的電價為例:用電高峰時段的電價為1.5元/千瓦時，用電低谷時段的電價為0.50元/千瓦時，環(huán)保型重錘式儲能電站的儲能容量為I萬千瓦/臺計算，(儲能和發(fā)電過程中的電能消耗為10%，儲能效果按每天的用電低谷時段6小時計算)
[0044]用電低谷時段儲能:10000千瓦X 6時X 0.50元=30000元/天
[0045]用電高峰時段發(fā)電:10000千瓦X 6時X L 50元=90000元/天
[0046]儲能和發(fā)電過程中的能耗損失:90000元*10%=9000元
[0047]儲能和發(fā)電的經濟效益=90000元-9000元-30000元=51000元/天
[0048]即一臺I萬千瓦的環(huán)保型重錘式儲能電站每天可為智能電網創(chuàng)造直接經濟收益51000元，其節(jié)能減排增效的效益是顯著的，在為智能電網創(chuàng)造經濟效益的同時，其無污染無排放而產生的生態(tài)環(huán)境效益更是巨大的。
[0049]上述實施例，只是本實用新型的較佳實施例，并非用來限制本實用新型實施范圍，故凡以本實用新型權利要求所述內容所做的等效變化，均應包括在本實用新型權利要求范圍之內。
【權利要求】
1.環(huán)保型重錘式儲能電站，具有發(fā)電機組(I)、調速變速器(2)和框架(4)，其特征在于:所述發(fā)電機組(I)輸出端接調速變速器(2)輸入端，所述調速變速器(2)輸出端接設置在框架(4)側邊的卷揚機(3)輸入端，所述卷揚機(3)上的鋼絲繩繞過固定在框架(4)上端的定滑輪(5)后與重錘(6)固定連接。
2.根據權利要求1所述的環(huán)保型重錘式儲能電站，其特征在于:所述調速變速器(2)具有兩個輸出端且分別與卷揚機(3)輸入端連接，所述卷揚機(3)上的鋼絲繩分別繞過設置在框架(4)上端的定滑輪(5)后與重錘(6)固定連接。
3.根據權利要求1所述的環(huán)保型重錘式儲能電站，其特征在于:所述發(fā)電機組(I)由電動機(8)和發(fā)電機(7)構成且兩者的輸出軸相向平行設置，所述調速變速器(2)為變檔式調速變速器且可在其花鍵軸上左右滑動與電動機(8)或發(fā)電機(7)的輸出軸連接，所述調速變速器(2)具有兩個輸出端且分別與卷揚機(3)輸入端連接，所述卷揚機(3)上的鋼絲繩分別繞過設置在框架(4)上端的定滑輪(5)后與重錘(6)固定連接。
4.根據權利要求1所述的環(huán)保型重錘式儲能電站，其特征在于:所述發(fā)電機組(I)為可逆式電動機發(fā)電機組。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的環(huán)保型重錘式儲能電站，其特征在于:所述框架(4)上端平行設有多個定滑輪(5)，所述卷揚機(3)上的鋼絲繩順序繞過多個定滑輪(5)后與重錘(5)固定連接。
【文檔編號】F03G3/00GK203404028SQ201320384551
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權日:2013年6月28日
【發(fā)明者】楊長易, 楊利棟 申請人:楊長易