一种重力储能系统及重力储能方法与流程

本发明涉及能源发电领域，尤其涉及一种重力储能系统及重力储能方法。

背景技术：

1、近年来，随着各种化石能源储量的不断减少，加之全球变暖等环境因素的不断加剧，能源替代问题以及环境问题引起了人们的极大关注。为实现全球范围内碳的近零排放，需要大力发展水能、风能、太阳能等可再生能源。

2、但是，受自然环境的影响，可再生能源发电不稳定，现有用于可再生能源的储能系统进行能量储存与释放的成本过高，影响后续的并网输送和水电消纳，整个系统的经济性较差。目前以电化学为主的储能技术都不能实现储能全过程的绿色环保，且全生命周期储能成本相对较高。压缩空气储能和抽水蓄能虽然较电化学储能成本有所降低，但受场地限制，不具备普遍适用性。

技术实现思路

1、基于以上问题，本发明的目的在于提供一种重力储能系统及重力储能方法，储能成本低，不受场地限制，适用范围广。

2、为实现上述目的，提供以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种重力储能系统，包括：

4、若干个颗粒状固体介质，具有释能状态和储能状态；

5、低位储存装置，用于储存处于释能状态的所述颗粒状固体介质；

6、高位储存装置，用于储存处于储能状态的所述颗粒状固体介质；

7、提升装置，用于在可用能量的驱动下将所述颗粒状固体介质由所述低位储存装置提升至所述高位储存装置，以使所述可用能量转换为所述颗粒状固体介质的重力势能；

8、发电装置，包括定子、转子以及设置于所述转子上的扇叶，所述颗粒状固体介质由所述高位储存装置降落至所述低位储存装置时能够拨动所述扇叶，以带动所述转子相对于所述定子转动并产生电能。

9、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述提升装置包括提升管和螺旋杆，所述提升管的一端伸入所述低位储存装置内，另一端伸入所述高位储存装置内，所述提升管分别与所述低位储存装置和所述高位储存装置连通，所述螺旋杆可转动地设置于所述提升管内，用于在所述可用能量的驱动下将所述颗粒状固体介质由所述低位储存装置提升至所述高位储存装置。

10、作为本发明的重力储能系统的可选方案，若干个所述提升装置设置于所述低位储存装置和所述高位储存装置的中间位置；或，若干个所述提升装置设置于所述低位储存装置和所述高位储存装置的内周侧。

11、作为本发明的重力储能系统的可选方案，位于所述高位储存装置内的所述提升管的管壁上设置有导出通道，所述螺旋杆提升的所述颗粒状固体介质能够经由所述导出通道进入所述高位储存装置内。

12、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述导出通道的出口处设置有盖板。

13、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述提升装置包括可转动设置于所述低位储存装置和所述高位储存装置外周侧的螺旋状通道结构，所述螺旋状通道结构用于在所述可用能量的驱动下自转，并将所述颗粒状固体介质由所述低位储存装置提升至所述高位储存装置。

14、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述提升装置包括输送带和主动轮，所述主动轮用于在所述可用能量的驱动下带动所述输送带将所述颗粒状固体介质由所述低位储存装置提升至所述高位储存装置。

15、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述提升装置还包括从动轮，所述输送带绕设于所述主动轮和所述从动轮上。

16、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述输送带上设置有防滑结构。

17、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述提升装置还包括上料斗和下料斗，所述上料斗位于所述输送带的底部，所述下料斗位于所述输送带的顶部。

18、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述扇叶设置于所述转子的外周壁上，所述定子位于所述转子的内侧；或，所述扇叶设置于所述转子的内周壁上，所述转子位于所述定子的内侧。

19、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述发电装置还包括导流罩，所述导流罩用于将所述颗粒状固体介质导流至所述扇叶上，并拨动所述扇叶，以带动所述转子相对于所述定子转动。

20、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述转子上设置有永磁体，所述定子上设置有线圈，所述转子与所述定子相对转动时，所述线圈能够切割所述永磁体的磁场产生电动势。

21、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述发电装置还包括叶轮，所述叶轮包括轮毂和叶片，所述轮毂与所述转子连接，所述叶片设置于所述轮毂的外周侧，所述叶片为所述扇叶。

22、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述高位储存装置内设置有汇集结构，所述汇集结构上设置有连通口和开关阀门，所述连通口用于导通所述高位储存装置和所述低位储存装置，所述开关阀门用于打开或封堵所述连通口，所述开关阀门还用于调节打开所述连通口的横截面面积。

23、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述开关阀门包括第一板和第二板，所述第一板上设置有第一开口，所述第二板上设置有第二开口，所述第一板与所述第二板相对转动时，所述第一开口与所述第二开口错开、部分重合或完全重合，以调节打开所述连通口的横截面面积。

24、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述低位储存装置内设置有研磨机构，所述研磨机构包括载物台、旋转座和磨辊，所述旋转座可转动设置于所述载物台上，所述磨辊设置于所述旋转座的底部。

25、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述低位储存装置和所述高位储存装置均包括若干个拼接单元，所述拼接单元包括节点结构和围挡隔板，所述节点结构上设置有多个限位槽，所述围挡隔板的第一侧边能够卡入一个所述节点结构的所述限位槽内，所述围挡隔板的第二侧边能够卡入另一个所述节点结构的所述限位槽内；相邻两个所述拼接单元共用至少一个所述围挡隔板和至少两个所述节点结构。

26、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述围挡隔板的第三侧边设置有连接凹槽，所述围挡隔板的第四侧边设置有连接凸起，一个所述围挡隔板的所述连接凸起能够卡入另一个所述围挡隔板的所述连接凹槽内。

27、作为本发明的重力储能系统的可选方案，所述节点结构的两端分别设置有连接法兰，一个所述节点结构的所述连接法兰通过紧固件与另一个所述节点结构的所述连接法兰连接。

28、第二方面，本发明还提供了一种重力储能方法，采用上述的重力储能系统进行储能，所述重力储能方法包括以下步骤：

29、通过低位储存装置储存处于释能状态的颗粒状固体介质，通过高位储存装置储存处于储能状态的颗粒状固体介质；

30、当需要对可用能量进行储能时，提升装置在可用能量的驱动下将颗粒状固体介质由低位储存装置提升至高位储存装置，以使可用能量转换为颗粒状固体介质的重力势能；

31、当需要释放能量时，颗粒状固体介质由高位储存装置降落至低位储存装置，颗粒状固体介质的重力势能转换为自身的动能，颗粒状固体介质的冲击力拨动扇叶，以带动转子相对于定子转动并产生电能，从而将颗粒状固体介质的重力势能转换为电能。

32、本发明的有益效果为：

33、本发明提供的重力储能系统及重力储能方法，通过低位储存装置储存处于释能状态的颗粒状固体介质，通过高位储存装置储存处于储能状态的颗粒状固体介质，当需要对可用能量(例如过剩的电能)进行储能时，提升装置在可用能量的驱动下将颗粒状固体介质由低位储存装置提升至高位储存装置，以使可用能量转换为颗粒状固体介质的重力势能，当需要释放能量时，颗粒状固体介质由高位储存装置降落至低位储存装置，颗粒状固体介质的重力势能转换为自身的动能，颗粒状固体介质的冲击力拨动扇叶，以带动转子相对于定子转动并产生电能，从而将颗粒状固体介质的重力势能转换为电能，从而利用重力势能进行能量的存储和释放，以较低的成本进行储能，提高了整个系统的经济性，可实现利用重力势能储能发电，适用于风电、光伏等可再生能源的储存，以及电网削峰填谷、调频调相等发电应用场景。