能量储存和输送系统及方法与流程

本发明涉及一种能量储存和输送系统，更具体地说，涉及一种经由块体或砌块的竖直移动来储存和输送电力的能量储存和输送系统及方法。

背景技术：

1、可再生能源(例如，太阳能动力、风能动力、水电动力、生物质等)发电持续增长。然而，这些可再生能源中的许多能源(例如，太阳能动力、风能动力)是间歇性的和不可预测的，从而限制了可以从间歇性可再生能源输送到电网的电量。

技术实现思路

1、因此，需要一种改进的系统来捕获可再生能源产生的电力，以便可预测地输送到电气网。如本文所使用的，电气网是用于将电力从生产者输送给消费者的互连网络，并且跨越较大的地理区域，包括城市、州和/或国家。

2、根据本公开的另一方面，提供了一种重力驱动的动力储存和输送系统。示例性重力驱动的动力储存和输送系统包括升降机吊笼，该升降机吊笼可操作以通过将一个或更多个块体从较低海拔移动到较高海拔来储存能量，并且可操作以通过在重力作用下将一个或更多个块体从较高海拔移动到较低海拔来产生电力。

3、根据本公开的另一方面，在一个示例中，能量储存和输送系统可以储存太阳能动力以产生非工作时段的电力。能量储存和输送系统可以将多个块体从较低海拔移动到较高海拔，以在太阳能电力充足的白天时段期间将太阳能作为势能储存在块体中。然后，能量储存系统可以在夜间运行，以将块体从较高海拔移动到较低海拔，从而驱动发电机产生用于输送到电力网的电力。

4、根据本公开的另一方面，提供了一种用于储存能量和产生电力的方法。该方法包括操作塔架上的升降机吊笼，以将多个块体从塔架上的较低海拔移动到塔架上的较高海拔，从而将能量储存在块体中，每个块体储存的能量的量与块体的势能量相对应。该方法还包括操作升降机吊笼，以在重力作用下将块体从塔架上的较高海拔移动到塔架上的较低海拔，从而产生与所述一个或更多个块体从较高海拔移动到较低海拔时的动能量相对应的电量。该方法包括移动块体，使得在起重机或升降机吊笼运行期间，塔架上的平均载荷大致恒定。

5、根据本发明的一个方面，提供了一种包括一个或更多个模块的能量储存和输送系统。每个模块包括多个块体和框架，该框架在由水平延伸的多个排限定的地基上方具有竖直高度。框架包括：具有第一组排的上部部段，该第一组排的每一排被配置为在其上接收和支撑多个块体；具有第二组排的下部部段，该第二组排的每一排被配置为在其上接收和支撑多个块体；在上部部段和下部部段之间没有块体的中间部段；设置在多个排的相对端上的一对升降机竖井；以及升降机吊笼，其可移动地设置在一对升降机竖井的每一个升降机竖井中并且可操作地联接到电动发电机上，该升降机吊笼的大小适于在其中接收和支撑一个或更多个块体。一对升降机竖井的每一个升降机竖井中的升降机吊笼可操作，以将一个或更多个块体从第二组排的交替排移动到第一组排的相应交替排，从而储存与所述块体的势能量相对应的电能。一对升降机竖井的每一个升降机竖井中的升降机吊笼可操作，以在重力作用下将一个或更多个块体从第一组排的交替排移动到第二组排的相应交替排，从而产生一定量的电力。升降机吊笼沿着相同的竖直距离在第二组排的每一排和相应第一组排的每一排之间移动所述块体。

6、根据本公开的另一方面，提供了一种能量储存和输送系统。该系统包括多个块体和框架，该框架在由水平延伸的多个排限定的地基上方具有竖直高度。框架包括：具有第一组排的上部部段，该第一组排的每一排被配置为在其上接收和支撑多个块体；具有第二组排的下部部段，该第二组排的每一排被配置为在其上接收和支撑多个块体；在上部部段和下部部段之间没有块体的中间部段；以及设置在多个排的相对端上的一对升降机竖井。吊运车可移动地联接到第一组排和第二组排中的一个组排或两个组排中的每一排，该吊运车可操作，以在该排中的块体下方行进，并且被配置为提升块体，以使所述块体沿着该排水平移动。升降机吊笼可移动地设置在一对升降机竖井的每一个升降机竖井中，并且可操作地联接到电动发电机。升降机吊笼的大小适于在沿着升降机竖井移动的同时从一排中提升块体并且支撑其中的块体，升降机吊笼进一步被配置为将块体下降到不同竖直海拔的一排上。一对升降机竖井的每一个升降机竖井中的升降机吊笼可操作，以将一个或更多个块体从第二组排的交替排移动到第一组排的相应交替排，从而储存与所述块体的势能量相对应的电能量。一对升降机竖井的每一个升降机竖井中的升降机吊笼可操作，以在重力作用下将一个或更多个块体从第一组排的交替排移动到第二组排的相应交替排，从而产生一定量的电力。升降机吊笼沿着相同的竖直距离在第二组排的每一排和相应第一组排的每一排之间移动所述块体。

7、根据本公开的另一方面，提供了一种用于储存能量和产生电力的方法。该方法包括在框架的多个排的相对端上操作一对升降机吊笼，以在框架的上部部段的第一组排和框架的下部部段的相应第二组排之间移动多个块体，框架的下部部段的相应第二组排设置在框架的中间部段的下方，该中间部段中没有块体。操作一对升降机吊笼包括利用这对升降机吊笼将一个或更多个块体从第二组排的交替排移动到第一组排的相应交替排，以储存与所述块体的势能量相对应的电能。操作一对升降机吊笼还包括在重力作用下利用一对升降机吊笼将一个或更多个块体从第一组排的交替排移动到第二组排的相应交替排，以经由与升降机吊笼电耦合的电动发电机产生一定量的电力。升降机吊笼使所述块体在第二组排的每一排和相应第一组排的每一排之间移动相等的竖直距离。

8、根据本公开的另一方面，提供了一种用于储存能量和产生电力的方法。该方法包括利用吊运车使一个或更多个块体沿着框架的上部部段中的第一组排的交替排朝向该排的相对端上的升降机吊笼水平移动。该方法还包括操作升降机吊笼，以在重力作用下使一个或更多个块体竖直移动经过框架的中间部段到达框架的第二组排的相应交替排，从而经由与升降机吊笼电耦合的电动发电机产生一定量的电力。升降机吊笼使所述块体在第一组排的交替排和相应交替的第二组排的每一排之间移动相等的竖直距离。

9、根据本公开的另一方面，提供了一种升降机吊笼组件，用于在能量储存和输送系统中使用，以使块体在塔架的较低海拔和塔架的较高海拔之间移动来储存能量，并且在重力作用下在塔架的较高海拔和塔架的较低海拔之间移动块体来产生电力。升降机吊笼组件包括升降机吊笼、设置在升降机吊笼下方的基座、以及滑动机构，该滑动机构可致动以使升降机吊笼相对于基座侧向移动。升降机吊笼具有可相对于升降机吊笼的底部支撑件移动的一个或更多个支撑件，该一个或更多个支撑件可致动以使块体相对于底部支撑件提升或下降。

技术特征：

1.一种能量储存和输送系统，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述中间部段被配置为容纳一个或更多个竖直耕作单元。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述对升降机竖井的每一个中的升降机吊笼组件可操作为使所述块体在所述第一组排和所述第二组排之间移动，使得所述模块的地基上的平均载荷分布保持基本恒定。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述框架包括由一个或更多个支柱限定的多个列，所述一个或更多个支柱支撑其上的横梁，每对横梁限定正交于所述列延伸的在第一组排和第二组排中的一排，所述横梁被配置为支撑在其顶表面上的块体，每个横梁在所述顶表面下方具有纵向通道。

5.根据权利要求4所述的系统，进一步包括多个横向构件，所述多个横向构件在所述列之间延伸，并且沿着所述排的长度在所述列之间提供对角支撑。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第一组排和所述第二组排中的一个或两个中的每一排包括可移动地联接在限定所述排的所述对横梁之间的吊运车，所述吊运车被配置为在限定所述排的所述对横梁的通道之间延伸，并且在限定所述排的所述对横梁上设置的块体下方行进，所述吊运车可操作为将块体提升到所述对横梁上方，并且使所述块体沿着所述排水平移动。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述吊运车包括在所述对横梁的通道内延伸的轮子组件、在所述对横梁之间延伸的框架、以及支撑活塞，所述支撑活塞可操作为将所述块体提升到所述对横梁上方，用于使所述块体沿着所述排水平移动，并且所述支撑活塞可操作为将所述块体下降到所述对横梁上，以固定所述块体在所述排上的位置。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述升降机吊笼组件包括可移动地联接到基座的升降机吊笼，所述升降机吊笼被配置为相对于所述基座侧向移动，以助于将所述升降机吊笼的底部支撑件定位在块体下方，从而拾取所述块体。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述升降机吊笼通过致动可移动地联接到所述升降机吊笼的底部支撑件的一个或更多个支撑构件从一排中拾取所述块体，以将所述块体抬离所述一排的一对横梁。

10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述升降机吊笼组件包括介于所述基座和所述升降机吊笼之间的滑动机构，所述滑动机构包括线性致动器，所述线性致动器可致动为使所述升降机吊笼相对于所述升降机吊笼组件的基座侧向移动。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个模块是在平面视图中呈方形布置的四个模块，使得每个模块的排正交于相邻模块的排延伸，从而为所述四个模块提供抵抗风力和地震力的自动支撑。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个模块是呈直线布置的两个模块，使得每个模块的排基本对齐。

13.一种能量储存和输送系统，包括：

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述中间部段被配置为容纳一个或更多个竖直耕作单元。

15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述对升降机竖井的每一个中的升降机吊笼可操作为使所述块体在所述第一组排和所述第二组排之间移动，使得所述框架的地基上的平均载荷分布保持基本恒定。

16.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第一组排和所述第二组排中的一个或两个中的每一排由一对横梁限定，所述吊运车可移动地联接在所述一对横梁之间。

17.一种用于储存和产生电力的方法，包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中，将所述一个或更多个块体从所述第二组排的交替排移动到所述第一组排的对应的交替排或将所述一个或更多个块体从所述第一组排的交替排移动到所述第二组排的对应的交替排，包括：定位所述块体，以使得所述框架的地基上的平均载荷分布保持基本恒定。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，将所述一个或更多个块体从所述第二组排的交替排移动到所述第一组排的对应的交替排，包括：在返回到所述第二组排的第一交替排之前，将块体从所述第二组排的每个交替排顺序地移动到所述第一组排的对应的交替排。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，将所述一个或更多个块体从所述第一组排的交替排移动到所述第二组排的对应的交替排，包括：在返回到所述第一组排的第一交替排之前，将块体从所述第一组排的每个交替排顺序地移动到所述第二组排的对应的交替排。

21.根据权利要求17所述的方法，其中，将所述一个或更多个块体从所述第二组排的交替排移动到所述第一组排的对应的交替排，包括：将块体从所述第二组排的每个交替排同时移动到所述第一组排的对应的交替排。

22.根据权利要求17所述的方法，其中，将所述一个或更多个块体从所述第一组排的交替排移动到所述第二组排的对应的交替排，包括：将块体从所述第一组排的每个交替排同时移动到所述第二组排的对应的交替排。

23.根据权利要求17所述的方法，其中，将所述多个块体中的一个或更多个块体从所述第二组排的交替排移动到所述第一组排的对应的交替排，包括：利用吊运车使所述一个或更多个块体沿着所述第二组排的一个或更多个排水平移动，所述吊运车在所述块体下方行进，并且选择性地将所述块体提升到所述排的横梁上方，以将所述一个或更多个块体输送到所述排的端部部分。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，使升降机吊笼相对于所述升降机吊笼组件的基座在第一方向上侧向移动，以将所述升降机吊笼的底部支撑件定位在所述排上的块体下方，包括：致动介于所述升降机吊笼组件的基座和升降机吊笼之间的滑动机构的线性致动器，以使所述升降机吊笼相对于所述基座侧向移动。

25.一种用于储存和产生电力的方法，包括：

26.根据权利要求25所述的方法，其中，操作所述升降机吊笼组件进一步包括：将所述块体竖直移动到期望的排，通常将所述升降机吊笼组件与所述排对齐，使升降机吊笼相对于所述升降机吊笼组件的基座在第一方向上侧向移动以将所述块体定位在所述排的端部部分上方，致动联接到所述底部支撑件上的一个或更多个可移动支撑件，以将所述块体下降到所述排的端部部分上，使所述升降机吊笼相对于所述升降机吊笼组件的基座在与所述第一方向相反的第二方向上侧向移动，以将所述升降机吊笼定位在所述基座上方，以及使所述升降机吊笼组件沿着其相关联的升降机竖井竖直移动。

27.一种升降机吊笼组件，其用于在能量储存和输送系统中使用，以使块体在塔架的较低海拔和塔架的较高海拔之间移动来储存能量，并且在重力作用下使块体在所述塔架的较高海拔和所述塔架的较低海拔之间移动来产生电力，所述升降机吊笼组件包括：

28.根据权利要求27所述的升降机吊笼，其中，所述滑动机构包括线性致动器，所述线性致动器可致动为使所述升降机吊笼相对于所述基座侧向移位。

29.根据权利要求27所述的升降机吊笼，其中，所述底部支撑件包括一个或更多个支撑构件，所述一个或更多个支撑构件可致动为相对于所述底部支撑件延伸到不同高度，所述一个或更多个支撑构件被配置为支撑其上的块体。

技术总结
本发明公开一种能量储存和输送系统，其包括升降机吊笼，其中升降机吊笼可操作为将一个或更多个块体从较低海拔移动到较高海拔来储存能量(例如，经由块体处于较高海拔的势能)，并且可操作为将一个或更多个块体从较高海拔移动到较低海拔(例如，通过重力)来产生电力(例如，在块体移动到较低海拔时，经由块体的动能)。块体在较低海拔和较高海拔之间移动相等的竖直距离。

技术研发人员：安德里亚·佩德雷蒂
受保护的技术使用者：能源库公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13