依托山体的重力储能系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种依托山体的重力储能系统，包括高海拔堆垛平台、低海拔堆垛平台、若干标准化重块、电力提升和发电装置以及控制系统；在高、低两平台之间铺设有至少两条倾斜铁轨，每条倾斜铁轨设有至少一段连续铁轨，对应每段连续铁轨设有一套电力提升和发电装置；每套电力提升和发电装置包括一拖车、一缆绳、一缆绳绞盘和一电动发电一体机，拖车设置在相应的连续铁轨上，并与缆绳的一端连接，缆绳绞盘安装在该连续铁轨端部的平台边缘，缆绳绞盘与电动发电一体机连接；控制系统控制转载、运输和码垛设备以及电动发电一体机的工作状况。本发明效率较高、成本较低、占地面积较小、安全系数较高。
【专利说明】依托山体的重力储能系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及能量储存【技术领域】，是一种将电能转成重力势能进行储存以及将所存重力势能转成电能的高效储能/释能系统。
【背景技术】
[0002]近年来，我国工业用电量飞速增长，而且用电波峰波谷差值不断增大。另一方面，可再生能源(风能、太阳能、潮流能等)虽然绿色清洁，但通常具有规律性差，波动大等缺点，难以与用电需求的实时趋势保持一致。虽然我国可再生能源装机容量不断扩大，但是电力供应紧张和电网调峰困难的问题反而日益凸显。
[0003]大规模电力储能技术是解决电力生产产能与电力需求波动的峰谷差之间矛盾的重要手段。此外，电力储能技术还可以有效平滑可再生能源的并网冲击，以及可以提高电力系统供电的可靠性。
[0004]目前已有的电力储能技术包括抽水储能、压缩空气储能、蓄电池储能、飞轮储能，电解水储能、超导磁能和超级电容等。其中抽水储能技术最为典型，抽水储能方式储能容量大，响应速度较快，因而应用较广泛。但是建设抽水储能电站需要特殊的地理条件，建设两个水库和水坝，建设周期长，初期投资巨大，并且只能建设在有水源的地方，能量循环效率一般(约 70%)。
[0005]现有技术例如专利文献CN201599160U提出了一项通过提升标准化重块实现储蓄重力势能的方案。该方案需要大型支撑柱结构，并采用滑轮和拉索实现重物升降。该方案占地相对不多，理论上效率可达90%，并可用于缺水地区。然而，该方案将标准化重块安装在支撑装置上，对立柱、拉索等部件的材质和结构设计要求过高，安全系数低，存在较大的运行风险。
[0006]现有技术中的先进电力机车(例如和谐3D型电力机车)可以利用下坡进行再生发电，但是要求倾斜铁轨为平缓的直线或曲线。这是因为轮轨接触粘着系数较低，无法提供在陡坡行驶时需要的驱动力。根据现有电力机车技术，本领域熟练的技术人员可能想象出:选取坡度较小(例如小于5° )、坡距长(例如5公里)的地理环境，运行与电网相连的专用电力机车，进行大量重物的往返搬运实现储电和释能。例如，在倾斜铁轨上空架设电接触网或者在倾斜铁轨旁边铺设导电轨，并在电力机车上安装受电弓和牵引发电两用电机。本领域熟练的技术人员还可能进一步想象出:通过铺设两条平行倾斜铁轨实现循环作业，通过增加机车数量和车皮数量提高能量密度。但是该方案占用有用土地面积大，地理条件约束较多，工程量大，而且总效率不高(单程约80%，双程约60%)，维护成本高，因此实用价值有限。更熟练的技术人员还可能进一步想象出:在下滑行程前段不做制动，而仅在下滑倾斜铁轨末段直线段设置阻拦索，通过阻拦索制动将动能转换得到电能，则总效率可以获得提高至约70%，但是系统复杂程度高。
【发明内容】
[0007]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种依托山体的重力储能系统，该系统效率较高、成本较低、占地面积较小、安全系数较高。
[0008]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种依托山体的重力储能系统，包括高海拔堆垛平台、低海拔堆垛平台、至少两条倾斜铁轨、若干标准化重块、电力提升和发电装置以及控制系统；所述标准化重块码放在所述高海拔堆垛平台和所述低海拔堆垛平台上，所述高海拔堆垛平台和所述低海拔堆垛平台上分别设有转载、运输和码垛设备，在所述高海拔堆垛平台和所述低海拔堆垛平台之间的斜坡上铺设有至少两条所述倾斜铁轨，每条所述倾斜铁轨设有至少一段连续铁轨，对应每段所述连续铁轨设有一套所述电力提升和发电装置；
[0009]每套所述电力提升和发电装置包括一拖车、一缆绳、一缆绳绞盘和一电动发电一体机，所述拖车设置在相应的所述连续铁轨上，并与所述缆绳的一端连接，所述缆绳卷绕在所述缆绳绞盘上，所述缆绳绞盘安装在该连续铁轨顶部或底部的平台边缘，与该连续铁轨的端部相邻，所述缆绳绞盘与所述电动发电一体机通过机械传动机构连接；
[0010]所述控制系统控制所述转载、运输和码垛设备以及所述电动发电一体机的工作状况。
[0011]所述拖车设有下行加速装置。
[0012]在所述高海拔堆垛平台和所述低海拔堆垛平台之间设有中间转载平台，每条所述倾斜铁轨由两段所述连续铁轨组成，所述中间转载平台上设有中间转载设备。
[0013]在所述连续铁轨的低海拔端设有防撞装置。
[0014]在所述拖车上设有铁轨摩擦制动器。
[0015]所述转载、运输和码垛设备包括至少一转载设备、至少一条平台铁轨、至少一台自动小车、至少一台码垛机，所述转载设备设置在所述连续铁轨的端部，所述平台铁轨的一端位于所述转载设备的下方，另一端位于平台远离转载设备的一侧。
[0016]所述自动小车上安装有橡胶轮胎和与所述平台铁轨配套的钢轮。
[0017]所述标准化重块的顶部设有吊钩或吊环或者角件，所有所述标准化重块的尺寸一致，外形为长方体、多边柱形或者圆柱形。
[0018]本发明具有的优点和积极效果是:
[0019]一)升降、装载和码垛/拆垛等作业所用的机械设备技术成熟、设备成本低，工作年限长。系统通过装载和码垛动作实现缆绳分时段重复使用，故不需要在每一个标准化重块上安装固定的缆绳，大幅度减少高强度缆绳成本。
[0020]二)维护方便，工作安全可靠。升降作业时利用山体斜坡减小拖曳力，并采用提高安全系数设计的钢索或合成纤维绳，因此除非遭遇不可预见灾难，不会出现缆绳突然断裂事件。即使缆绳意外断裂致使标准化重块滑落，也可通过制动刹车和山底缓冲装置实现保护，并能快速复工。而装载和码垛过程中标准化重块与地面高度差仅数米，而非CN201599160U中的上百米，即使缆绳意外断裂致使标准化重块坠落，也不会引发地震等破坏。由于只有少量重物处于运动状态，没有抽水蓄能大坝破损、飞轮储能设备外壳破损之类安全隐患。
[0021]三)能量循环效率高，可实现电力均匀输出。整个过程主要包括电动机提升重物、重物下降拖动发电机发电两个动作。电机技术成熟，提升效率可以达到95 %，下降发电效率可以达到92 %，系统总体效率可以达到91 %，扣除搬运设备耗电，也可以达到接近90 %，远高于抽水电站的70%。通过多个铁轨间歇下放重物，并对下放速度进行规划，可实现电力的均勻输出。
[0022]四)可以实现较大容量储能，能量密度中等。尽管单个储能电站容量一般不大，一般只有大型抽水蓄能电站的数十分之一，但是选址远比抽水蓄能电站灵活，还可以通过增加储能系统数量提高储能总量。高低海拔堆垛平台的海拔高度差通常大幅度高于现有技术(抽水蓄能水库和CN201599160U中的支撑柱高度)，适宜范围为200-400米。假设山体海拔落差200米，所有标准化重块总重5万吨的系统可以储蓄26MWh能量，可存储2台2MW风机夜间6小时的发电量，可供应近万户家庭在用电高峰时期的用电量。
[0023]五)选址范围广，建设周期较短，工程施工可以一举多得，可就地取材，成本低廉，总造价低。储电系统不需要选择在水源地附近，可以选择荒山、戈壁等人烟稀少地域，并可以在风力发电机附近选址。我国有着众多的地质坚硬，且山头较平缓、高度和坡度适宜的山岭可供实施，也可以选择在峡谷或低洼地与高地之间建设。在示范应用阶段，可优先选择山顶容易削平的山体。考虑到山顶地质条件通常不如山底地质条件好，可以在多个山头建设高海拔堆垛平台，共用一个低海拔堆垛平台。建设过程可以分阶段引导进行，节约建造成本。首先架设依托山体斜坡的铁轨和绞盘拖放系统，将开采设备通过铁轨上的拖车运至山顶，并将开采的碎石和土壤通过铁轨上的拖车运至山底进行填平。标准化重块壳体可以采用钢结构或者钢筋混凝土，而内部填充材料可以采用山顶开采的石块和砂石，或者添加廉价的贫铁矿石。等效比重一般可以达到水的2.5-4倍左右。假设山顶为圆锥形，需要建设的山顶平地直径为70米，山顶坡度为20-30度，则需要挖采3-4万立方土石方，一般数十天可以完成。土石重量约7-10万吨，基本与山底平整和标准化重块填充重量相当，如有多余的土石也可以用于填海造岛等用途。总造价约2000万元，包括1000个50吨标准化重块800万元(选择更高山体时，可进一步减少同等储能容量需要的标准化重块数量)，若干起重机(门式起重机/桥式起重机/塔式起重机)约500万元，以及铁轨架设、土石方施工费500万，电机和控制系统等200万元。按照每天储电26MWh能量，电力调峰分时差价0.15-0.2元/度计算，每天收益约5000元，年收益约150万元。若进一步考虑储能对附近火电站发电效率提升的作用，每年收益可达200万元。若能与附近风电发电系统联合，将风力发电脱网造成的浪费转变成调峰电能，则每天收益达到1.6万元左右。因此4-10年可以收回投资。
[0024]六)运营过程无污染，能量长期保存无损失，没有电池蓄电的环境污染和寿命次数问题。
[0025]综上所述，本发明利用山体海拔高度差和标准化重块重力势能进行储能和发电，通过机械运动方式提升标准化重块进行电力储能，可有效克服现有抽水蓄能技术和电力机车蓄能技术效率低、成本较高、占地面积大等问题，以及克服重物垂直提升技术安全系数低等问题。特别适宜在山体地质条件好、高度适宜的区域实施。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例1的结构示意图；
[0027]图2为图1的俯视图；
[0028]图3为本发明实施例2的结构示意图。[0029]图中:1、山体；2、2b、连续铁轨；3a、高海拔堆垛平台；3b、低海拔堆垛平台；4、4b、拖车；5、标准化重块；6、缆绳；7、7b、缆绳绞盘；8、8b、电动发电一体机；9a、9b、转载设备；10a、10b、10c、10d、码垛机；11、变压器；12、电动辊子；13、控制系统；14a、14b、平台铁轨；15a、15b、自动小车；A/B、重块垛。
【具体实施方式】
[0030]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0031]请参阅图1?图3，本发明为一种依托山体的重力储能系统，包括高海拔堆垛平台3a、低海拔堆垛平台3b、至少两条倾斜铁轨、若干标准化重块5、电力提升和发电装置以及控制系统13，所述标准化重块5码放在所述高海拔堆垛平台3a和所述低海拔堆垛平台3b上，所述高海拔堆垛平台3a和所述低海拔堆垛平台3b上分别设有转载、运输和码垛设备，在所述高海拔堆垛平台3a和所述低海拔堆垛平台3b之间的斜坡上铺设有至少两条所述倾斜铁轨，每条所述倾斜铁轨设有至少一段连续铁轨2或2b，对应每条所述连续铁轨2或2b设有一套所述电力提升和发电装置。
[0032]每套所述电力提升和发电装置包括一拖车4、一缆绳6、一缆绳绞盘7和一电动发电一体机8，所述拖车4设置在相应的所述连续铁轨2上，并与所述缆绳6的一端连接，所述缆绳6卷绕在所述缆绳绞盘7上，所述缆绳绞盘7安装在该连续铁轨2或2b顶部或底部的平台边缘，与该连续铁轨2或2b的端部相邻，所述缆绳绞盘7与所述电动发电一体机8通过机械传动机构连接；所述控制系统13控制所述转载、运输和码垛设备以及所述电动发电一体机8的工作状况。
[0033]上述系统还可以包括一种给拖车施加向下拉力或推力的下行加速装置。该装置可以采用下列任一方案:一)采用一组电动辊子12，铺设在连续铁轨2和2b高海拔端附近的地面上,通过橡胶轮胎与拖车4的车体接触并可适时施加摩擦力以推动拖车4，提高拖车4向下运动的加速度，用以缩短拖车4的下行时间。二)将一个电动驱动装置安装在连续铁轨2和2b的低海拔端，通过绳索与拖车相连，用以适时施加下拉力拖动拖车，提高拖车向下运动的加速度，用以缩短拖车4的下行时间。三)在连续铁轨的高海拔端安装电动驱动装置，在连续铁轨的低海拔端安装滑轮，电动驱动装置通过绳索与拖车相连，绳索绕经滑轮改向，用以适时施加下拉力拖动拖车，以提高拖车向下运动的加速度，用以缩短拖车下行时间。四)在所述连续铁轨旁设有导电轨，在所述拖车上装有电动驱动装置，所述电动驱动装置通过传动方式与拖车的至少一个轮子相连，用以适时施加下拉力拖动拖车，提高拖车向下运动的加速度，用以缩短拖车下行时间。
[0034]实施例1:
[0035]请参阅图1和图2,—种依托山体的重力储能系统,其基本布局为:一个具有一定坡度和高度的山体I。在山体I的山坡上铺设至少两条倾斜铁轨，在本实施例中，每条倾斜铁轨由一段连续铁轨2形成，连续铁轨2采用标准的铁路铁轨，轨距和枕木等根据需要进行适当调整。在连续铁轨2与山体山坡之间的空隙采用钢筋混凝土浇筑或者采用钢筋混凝土立柱支撑。在连续铁轨2的两端各施建一个堆垛平台，即一个位于山顶的高海拔堆垛平台3a和一个位于山脚的低海拔堆垛平台3b。在每段连续铁轨2上运行一辆拖车4，实现标准化重块5的提升和下放。连续铁轨2 —般采用直线铺设，但是倾斜铁轨两端可以绕水平方向有曲率不大的弯曲，以使得拖车上的重块更易于转载。
[0036]系统中包括大量预先制造的标准化重块5，标准化重块主要由高比重材料制成，例如采用在类似集装箱的钢罐内部装填砂石或者低品味铁矿石。标准化重块可以制成长方体钢罐，典型尺寸大约2X2X4米，体积为16立方米，装填砂石后质量约50吨；典型尺寸也可以是2X2X3米，体积为12立方米，装填铁矿石后质量约50吨。标准化重块也可以采用钢筋混凝土模块化预制方式制成。制造标准化重块时可以参考集装箱外形设计，在顶部四个角落设置角件，并在相应的搬运设备上安装集装箱吊装夹具，缺点是夹具上的缆绳较长，使得搬运设备的高度较大。也可以选择在顶部安装吊钩，在内部添加筋板或钢筋网等支撑件，并在底部制作大于吊钩尺寸的凹坑或者安装相应高度的垫块或枕木，故可以实现连续堆垛；重块底部可安装具有较大弹力的橡胶垫块或者弹簧垫块，在装载速度较高时，有利于减小装载和堆垛时的冲击力。
[0037]在高海拔堆垛平台3a靠近连续铁轨2的位置，安装有缆绳绞盘7和电动发电一体机8。缆绳绞盘上卷有与连续铁轨长度相当的缆绳6，缆绳6的一端固定在拖车4上，电动发电一体机8通过齿轮传动或者皮带传动等方式与缆绳绞盘7相连，驱动缆绳绞盘7转动，进而拖动拖车5上行。拖车自重一般在10吨左右。
[0038]电动发电一体机8为可发电的发电电动一体机,依靠电子技术自动实现发电模式和电力拖动模式的切换。当拖车4依靠重力下滑时，缆绳的拉力带动电动发电一体机8的转轴转动实现发电。电动发电一体机8具有连续调速能力,可以在较大的转速范围内输出恒定力矩，也可以在较大的转速范围内发电。储能系统通过变压器11从电网获得电力，而发电时将发电机生成的电力经变压器11或其它方式输入电网。
[0039]由于缆绳6只输出拉力，因此在靠近坡顶的连续铁轨2末端位置，根据末端坡度具体情况安装有若干电动辊子12，可以施加主动推力使拖车4加速下行和进入陡坡段。也可以采用在拖车4上安装驱动辊，或者在山脚的连续铁轨末端位置安装一个带电机驱动的绳索绞盘通过绳索拖动拖车下滑。上述方案均是为了使拖车下行加速。
[0040]所述的高海拔堆垛平台3a和低海拔堆垛平台3b都包含一个针对平台形状尺寸、标准化重块尺寸和重量而专门设计的物流系统。
[0041]所述系统还包括一个控制系统13，包括主控计算机和安装在转载、运输、码垛设备、电动发电一体机和标准重块上的传感器，用以实现储能系统的调度和自动化运行。系统通过有线或者无线通信方式获取电网供电需求量、拖车和堆垛平台中各个设备的位置和速度等状态、以及标准化重块在所有堆垛平台上的分布等信息，根据上述信息规划和控制拖车与搬运设备的速度和目标位置。
[0042]图1中的缆绳绞盘安装位置选择在高海拔堆垛平台的地面之上。实际实施时，通常可以在缆绳绞盘前面增加一个尺寸相对较小的滑轮，改变缆绳走向，而将缆绳绞盘安装在平台地面下的舱室。此外，也可以将缆绳绞盘安装在连续铁轨端部的正上方，例如可以安装在转载设备的横梁上，此时缆绳固定位置通常改到拖车前侧。上述方式均可以减小或者避免转载设备与缆绳绞盘之间的空间干涉。
[0043]从图2所示的系统俯视示意图可以更清楚的理解堆垛平台中物流系统的结构。以堆垛平台3a为例，一个用于堆垛平台的典型物流系统包括:一台转载设备9a，可以是具有较小的高度和作业范围的桥式起重机。其高度只需比标准化重块的高度高一点，因此其支撑架可以实现很高的刚度，有利于实现高速的搬运。
[0044]两台码垛机IOa和10c，具有较大的高度和平移范围。假设码垛高度为4层，则标准化重块高度约为8米，加上吊钩或吊装夹具高度，码垛机提升高度约为10米。若堆垛平台面积较大，则码垛只需3层。所述码垛机的构型可以是桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、克令吊等起重设备中的任一种，优先选取桥式或克令吊。
[0045]一条安装在堆垛平台地面上的平台铁轨14a，起点位于转载设备9a下方，终点在堆垛平台远离转载设备9a的一侧。铁轨14a可以是直线布置，也可以是曲线布置，还可以是树状、环状或网状布置。平台铁轨14a上运行一辆电力驱动的自动小车15a。自动小车的供电采用导电轨或者电缆绞盘等方式。自动小车15a上安装有橡胶轮胎和与平台铁轨配套的钢轮，钢轮提供高刚度支撑，而橡胶轮胎则与铁轨(或者地面)摩擦实现更高的行驶速度。这样平均速度远高于一般的有轨钢轮电动平车(速度为0.5m/s左右)，可接近或超过无轨胎轮电动平车速度(约1.5-2m/s)。此外，为了实现全自动调度运行，需要获得自动小车的位置。一种低成本方案是在自动小车上安装接近开关，同时在平台铁轨沿线安装金属块，并提前测量得到金属块的位置。自动小车运行时可通过接近开关获得回零信号，并根据驱动电机的编码器数值进行换算获得。
[0046]如果平台铁轨14a曲率较大，则自动小车15a的走向与码垛机坐标系之间存在夹角，此时可以在自动小车上安装一个绕铅锤线转动的自动转台，用于旋转标准化重块，使重块方向与码垛机行走方向平行。
[0047]堆垛平台的形状取决于实际地理环境。在建设堆垛平台的同时，需要根据平台尺寸和形状设计合理布置码垛机和平台铁轨，并确定码垛机尺寸。
[0048]在平台地面上设有码垛机的大车导轨，在码垛机的横梁上设有与大车导轨垂直的小车导轨，通过行走大车和行走小车实现X方向和Y方向的两自由度平动，而Z方向的升降运动主要依靠吊绳。主要难题为吊装重块的快速定位，一般采用输入整形控制算法减小和消除过冲。
[0049]如果山顶位置的斜坡比较陡峭，码垛机上可以安装两股或者两股以上吊绳以并联运动的方法提供一个额外的绕图中Y方向转动的自由度，实现标准化重块在倾斜状态和水平状态两种状态下转换。
[0050]本实施例的工作流程为:在夜间电力波谷时段，低海拔堆垛平台3b上的码垛机IOb或者IOd从垛B中拆出标准化重块5并搬运到自动小车15b上，自动小车15b经平台铁轨14b行驶至转载设备9b下方，然后转载设备9b将标准化重块5装载至拖车4上，电动发电一体机8拖动拖车4上行至转载设备9a下方，然后转载设备9a将标准化重块5装载至自动小车15a上，自动小车15a经平台铁轨14a行驶至码垛机IOa或者IOc下方，并被码垛机搬运到垛A中。通过连续运行上述“拆垛-提升-码垛”作业，垛B中的标准化重块全部移至垛A中。为清晰起见，图中垛A和垛B中仅绘制了少量的标准化重块。在白天电力波峰时段，上述作业按照反方向运行。
[0051]为了避免对电网产生冲击，需要合理地规划拖车的速度曲线，实现较平滑的电力输入输出。假设储能系统在用电波谷时段储电8个小时，用电高峰时段对外供电8小时。即8小时提升或下放全部1000个重块，两条连续铁轨上的拖车各需500次往返。以每次装载时间为8秒为例，储能时每次上坡运行时间约为29秒，下坡时间约为13秒，即两个拖车进行交替储能。对应的，在发电阶段，每次上坡运行时间约为13秒，下坡时间约为29秒，即两个拖车进行交替发电。根据现有技术水平，上述时间指标具有可行性，但是高速运动带来较大风险，如果倾斜铁轨数量在3-4条时更佳。此外，由于本发明的重力储能系统具有离散化的特点，增加倾斜铁轨数量有利于获得更优化的速度规划，减小对电网的负荷冲击。如果一个高海拔堆垛平台无法提供足够的倾斜铁轨，可以通过多个高海拔堆垛平台共享一个低海拔堆垛平台，或者对接入同一电网的多个重力储能系统进行远程自动协调，形成独立的智能控制系统。此外根据需要可以配备超级电容等设备实现电力输入输出的平滑。
[0052]为保证拖车行驶安全，系统中可以配置一些安全措施，例如:一)在拖车上设有铁轨摩擦制动器。所述铁轨摩擦制动器由压缩空气罐、气动缸和摩擦制动块组成。当发生绳缆意外断裂时，所述压缩空气罐驱动气动缸的推杆平动，通过配对楔状压块增力后推动摩擦制动片与倾斜铁轨表面的至少一个长条形区域接触，实现减速和停车。二)连续铁轨的低海拔末端终点设有防撞装置。所述防撞装置由挡板、液压伸缩缸和泄压阀组成。所述挡板具有塑性变形能力，表面绑定有橡胶轮胎。所述液压伸缩缸与挡板通过机械铰链相连，所述液压缸连接泄压阀。所述泄压阀具有自动泄压能力，当挡板受到冲击时将超压的高压油喷射至低压油罐。
[0053]实施例2
[0054]与实施例1的不同之处在于:一)每条倾斜铁轨由两段连续铁轨2、2b组成，它们的上面分别行驶拖车4和4b。二)在山腰位置设有中间转载平台，中间转载平台上安装有中间转载设备9c以及电力提升和发电装置，电力提升和发电装置的数量与中间转载平台下面连续铁轨的数量一一对应，电力提升和发电装置结构与实施例1中的电力提升和发电装置相同，包括电动发电一体机8b、缆绳绞盘7b和拖车4b ；中间转载设备9c负责将标准化重块5从拖车4转载到拖车4b，或者反向转载。本实施例更适合山体上有多个相连但走向不同斜坡的情况。
[0055]综上，本发明有至少两个堆垛平台，其中至少一个所述堆垛平台建设在山体较高海拔位置，至少一个所述堆垛平台建设在山体较低海拔位置。每个堆垛平台包括至少一套转载、运输和码垛设备，实现标准化重块在平台上的多个不同位置之间的机械化搬运。
[0056]上述码垛设备具有两个或者两个以上运动自由度，用以平移和升降标准化重块；所述码垛设备可以是门式起重机，或桥式起重机，或塔式起重机，或其它类型的起重机。转载设备和码垛设备交替地拾放标准化重块，实现比单个搬运设备作业范围更大范围的堆垛和拆垛。标准化重块用于被提升到高海拔位置从而将电能转化为自身所增加的重力势能，并用于被下放到低海拔位置将自身的重力势能转化为电能。标准化重块的重量是规格化的固定值。
[0057]上述系统的工作流程为:在电力需求的波谷时段(例如夜间9点至白天7点)，将电网(也包括微型电网)、电站或者风力发电机组暂时过剩的电力驱动提升装置将标准化重块从低海拔堆垛平台提升到高海拔堆垛平台，实现重力势能的存储。在电力需求的波峰时段(例如白天7点至夜间9点)则通过下放标准化重块实现发电。
[0058]尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种依托山体的重力储能系统，其特征在于，包括高海拔堆垛平台、低海拔堆垛平台、至少两条倾斜铁轨、若干标准化重块、电力提升和发电装置以及控制系统； 所述标准化重块码放在所述高海拔堆垛平台和所述低海拔堆垛平台上， 所述高海拔堆垛平台和所述低海拔堆垛平台上分别设有转载、运输和码垛设备， 在所述高海拔堆垛平台和所述低海拔堆垛平台之间的斜坡上铺设有至少两条所述倾斜铁轨，每条所述倾斜铁轨设有至少一段连续铁轨， 对应每段所述连续铁轨设有一套所述电力提升和发电装置； 每套所述电力提升和发电装置包括一拖车、一缆绳、一缆绳绞盘和一电动发电一体机，所述拖车设置在相应的所述连续铁轨上，并与所述缆绳的一端连接，所述缆绳卷绕在所述缆绳绞盘上，所述缆绳绞盘安装在该连续铁轨顶部或底部的平台边缘，与该连续铁轨的端部相邻，所述缆绳绞盘与所述电动发电一体机通过机械传动机构连接； 所述控制系统控制所述转载、运输和码垛设备以及所述电动发电一体机的工作状况。
2.根据权利要求1所述的依托山体的重力储能系统，其特征在于，所述拖车设有下行加速装置。
3.根据权利要求1所述的依托山体的重力储能系统，其特征在于，在所述高海拔堆垛平台和所述低海拔堆垛平台之间设有中间转载平台，每条所述倾斜铁轨由两段所述连续铁轨组成，所述中间转载平台上设有中间转载设备。
4.根据权利要求1所述的依托山体的重力储能系统，其特征在于，在所述连续铁轨的低海拔端设有防撞装置。
5.根据权利要求1所述的依托山体的重力储能系统，其特征在于，在所述拖车上设有铁轨摩擦制动器。
6.根据权利要求1所述的依托山体的重力储能系统，其特征在于，所述转载、运输和码垛设备包括至少一转载设备、至少一条平台铁轨、至少一台自动小车、至少一台码垛机，所述转载设备设置在所述连续铁轨的端部，所述平台铁轨的一端位于所述转载设备的下方，另一端位于平台远离转载设备的一侧。
7.根据权利要求6所述的依托山体的重力储能系统，其特征在于，所述自动小车上安装有橡胶轮胎和与所述平台铁轨配套的钢轮。
8.根据权利要求1所述的依托山体的重力储能系统，其特征在于，所述标准化重块的顶部设有吊钩或吊环或者角件，所有所述标准化重块的尺寸一致，外形为长方体、多边柱形或者圆柱形。
9.根据权利要求1所述的依托山体的重力储能系统，其特征在于，所述拖车包括至少一节车厢。
【文档编号】F03G3/00GK103867408SQ201410110886
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】罗振军, 黄田, 梅江平, 牛文铁, 杨帆 申请人:天津大学