具有升降机提升系统的能量储存系统的制作方法

1.本发明涉及一种能量储存和输送系统，并且更具体地涉及一种经由块体或砌块的竖直移动来储存和释放能量的能量储存和输送系统。


背景技术：

2.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(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。


技术实现要素：

3.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网。如本文所使用的，电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。
4.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(off-hours)的电力。能量储存和输送系统可以将多个块体从较低升降位置移动到较高升降位置，以在太阳能电力丰富的白天期间将太阳能能量储存为块体中的势能。然后，能量储存系统可以在夜晚期间运行，以将块体从较高升降位置移动到较低升降位置，从而驱动发电机产生电力，以将电力输送给电网。
5.根据本公开的另一方面，提供了一种用于储存和产生电力的方法。该方法包括操作塔架上的升降机，以将多个块体从塔架上的较低升降位置移动到塔架上的较高升降位置，从而将能量储存在块体中，每个块体储存的能量的量对应于块体的势能的量。该方法还包括操作升降机，以将块体从塔架上的较高升降位置移动到塔架上的较低升降位置(例如在重力作用下)，从而产生与所述一个或更多个块体从较高升降位置移动到较低升降位置时的动能的量相对应的电量。
6.根据本公开的一个方面，提供了一种能量储存和输送系统。能量储存和输送系统包括一个或更多个模块。每个模块包括多个块体和框架，该框架在地基上方具有竖直高度。该框架包括：下层板；在下层板上方被竖直隔开的上层板；设置在框架的左柱部和右柱部之间的升降机竖井，所述左柱部和右柱部在下层板和上层板之间延伸；以及可移动地设置在升降机竖井内并且与电动马达-发电机在操作上耦合的升降机。升降机的大小被确定成在其中接收和支撑一个或更多个块体，并且升级机可操作，以在下层板上方的位置和上层板上方的位置之间行进。升降机可操作，以使一个或更多个块体从下层板上方的左柱部中的位置上升到左柱部上方的上层板上方的位置，并且将一个或更多个块体从下层板上方的右柱部中的位置移动到右柱部上方的上层板上方的位置，从而储存一定量的电能，所述量与所述一个或更多个抬升块体的势能的量相对应。升降机可操作，以使一个或更多个块体从左柱部上方的上层板上方的位置下降到下层板上方的左柱部内的位置，并且在重力作用下将一个或更多个块体从右柱部上方的上层板上方的位置移动到下层板上方的右柱部内的
位置，从而经由与升降机电气耦合的电动马达-发电机为一个或更多个下降块体中的每个块体产生一定量的电力。
7.根据本公开的另一方面，提供了一种用于储存和产生电力的方法。该方法包括沿着相邻的左柱部和右柱部之间的升降机竖井操作升降机，以将左柱部或右柱部中的下层板上方的位置之间的多个块体移动到与左柱部或右柱部对齐的上层板上方的位置。操作升降机包括以下一项或两项：(a)从左柱部或右柱部中的下层板上方的位置提升块体，将块体移动到升降机竖井中，将块体抬升到上层板上方的位置，将块体移出升降机竖井，并且释放块体，使块体安放在其在左柱部或右柱部中的先前位置上方，从而储存与所述块体的势能的量相对应的电能量，以及(b)从上层板上方并且在左柱部或右柱部上方的位置提升块体，将块体移动到升降机竖井中，在重力作用下使块体下降到下层板上方的位置，将块体移出升降机竖井，并且释放块体，使块体安放在其先前位置下方并在左柱部或右柱部内，从而经由与升降机电气耦合的电动马达-发电机产生一定量的电力。
8.根据本公开的另一方面，提供了一种用于在能量储存和发电系统中使用的块体。该块体包括由混凝土、钢和压实泥土中的一种或更多种制成的主体。该主体具有矩形形状，其具有平坦的顶表面和底表面，该底表面具有横跨主体宽度延伸的两个或更多个突出部。在两个或更多个突出部之间限定有凹部，两个或更多个突出部和凹部横跨主体的宽度延伸。
附图说明
9.本发明通过示例的方式进行说明，并且不限于附图中的图形，其中：
10.图1是根据第一实施例的能量储存系统的正视图；
11.图2是根据第二实施例的能量储存系统的正视图；
12.图3是根据第三实施例的能量储存系统的正视图；
13.图4是根据第三实施例的能量储存系统的侧视图；
14.图5是根据第三实施例的能量储存系统的透视图；
15.图6是根据第三实施例的能量储存系统的透视图；
16.图7是根据一个实施例的块体的透视图；
17.图8a-8d是根据一个实施例的将块体移动到升降机上的示意图；
18.图9a-9b是根据第四实施例的旋转式能量储存系统的透视图；
19.图10a-10b是根据第四实施例的旋转式能量储存系统的侧视图；
20.图11是根据第四实施例的旋转式能量储存系统的俯视图；
21.图12a-12b是根据第四实施例的旋转式能量储存系统的透视图；并且
22.图13是根据第五实施例的旋转式能量储存系统的透视图。
具体实施方式
23.本文公开的是一种能量储存系统，该能量储存系统可以与大规模电网在操作上耦合，以稳定电网并且为住宅、商业和工业消费者生产电力。当供应随时可用时，能量储存系统从电网获取电力，并且当需求较高时，能量储存系统将电力重新输入到电网中。能量储存系统也可以与太阳能发电厂在操作上耦合，以用于在白天期间储存电力并且在夜晚期间向
电网输出电力的目的。附加地或替代地，能量储存系统可以与风力发电厂或其他可再生能源发电厂在操作上耦合。
24.图1示出了能量储存(es)系统100的一个实施方式的示意图。es系统100包括框架110。在一个实施方式中，框架100可以包括多个钢筋/混凝土柱、多个横向构件(未示出)、下层板112、上层板114、在升降机竖井122中行进的至少一个升降机120、马达-发电机150以及多个压载重物或块体130。块体130堆叠并且储存在下层板112和上层板114上(例如，在升降机竖井122的右侧的柱形件111a和右侧的柱形件111b内)。升降机120可以被操作，以经由升降机竖井122在下层板112叠堆和上层板114叠堆之间移动块体130。框架110、块体130、升降机竖井122和升降机120形成为模块。在所示的实施方式中，es系统100具有一个模块。
25.为了储存电力或其他形式的能量，块体130被升降机120从下层板112提升到上层板114。为了释放能量并且产生电力，通过升降机120(例如，以大致0.4米/秒的速度)和用于使马达-发电机150旋转以产生电力的力(例如，基于块体130在其下降时的动能)，块体130从上层板114下降到下层板112(例如，在重力的作用下)。
26.在一个实施方式中，一些块体在升降机120左侧被约束在上层板114和下层板112上，而其他块体在升降机120右侧被约束在上层板114和下层板112上。在右侧，例如如图1所示，共有八个块体，包括上层板114上的块体1-6、通过升降机120向上移动以堆叠在右侧的块体6上的块体7、以及在下层板112上的块体8。为了储存额外的能量，可以使右侧的块体8抬升并且堆叠在右侧的块体7上。或者，为了产生电力，可以使右侧的块体7下降并且堆叠在右侧的块体8的顶部上。只要有可用于按需转换能量的块体，就可以重复该过程。有利的是，同一升降机120可以使升降机竖井122的右侧上的块体130在下层板112和上层板114之间移动，并且可以使升降机竖井122的左侧上的块体130在下层板112和上层板114之间移动。升降机120左侧的块体130在升降机竖井122左侧的下层板112和升降机竖井122左侧的上层板114之间移动，并且升降机120右侧的块体130在升降机竖井122右侧的下层板112和升降机竖井122右侧的上层板114之间移动。
27.由于每个块体130都在下层板112处(或上方)的位置和上层板114处(或上方)的位置之间行进，使得块体130保持在同一侧(例如，升降机竖井122的左侧或右侧)，所以es系统100的每个块体130在下层板112上方的位置和上层板114周围的位置之间具有不同的竖直行进距离。例如，当所有的块体130都在下层板112上时，与堆叠中的底部块体130相比，堆叠中的顶部块体330行进更短距离以到达上层板114上取向置，所述底部块体必须从邻近底部层板112的位置、经过上层板114的位置，行进到上层板114上的堆叠的顶部。因此，es系统100的每个块体130在从下层板112上方移动到上层板114上方时储存不同量的能量(例如，堆叠中的顶部块体330储存最少的能量，而堆叠中的底部块体储存最多的能量)，并且在从上层板114上方移动到下层板112上方时产生不同量的电力(例如，堆叠中的顶部块体330产生最多的电力，而堆叠中的底部块体130产生最少的电力)。在一个实施方式中，替代地，升降机120可以使升降机竖井122左侧的一个块体在下层板112上方的位置和上层板114上方的位置之间移动，并且使升降机竖井122右侧的一个块体在下层板112上方的位置和上层板114上方的位置之间移动，这可以使下层板112和上层板113上的载荷在升降机竖井122的左侧和右侧之间维持大致平均，从而可以减小框架110上的应力差。
28.在一个实施方式中，每个块体130可以是大致6米长、6米宽、4米高。然而，块体130
也可以具有其他合适的尺寸。例如，块体130可以由混凝土、钢和/或压实泥土制成。在一个示例中，块体130的总重量在大约200吨和大约300吨之间，比如大致288吨(例如，八个块体130具有的总重量可以在大约1600吨和大约2400吨之间，比如大约2304吨)。在一个实施方式中，上层板114的高度(h)可以是大致88.5米，并且在一个实施方式中，升降机竖井122的总高度(h)可以是大致120.5米。然而，上层板114的高度(h)和升降机竖井122的高度(h)也可以具有其他合适的值。在一个实施方式中，es系统100的能量储存量可以是大致500kwh(千瓦小时)。在一个实施方式中，es系统100提供的发电量可以大致是1.1mw。在一个实施方式中，块体130的重量可以高达150公吨。
29.图2示出了能量储存(es)系统100a的第二实施方式的示意图。es系统100a类似于图1所示和上文所述的es系统100。因此，以下描述除外，对图1中的es系统100以及由es系统100移动的块体130的各种特征的结构和描述应理解为也适用于图2中的es系统100a的相应特征。es系统100a与es系统100的不同之处在于，它包括两个升降机120而不是一个升降机。两个升降机120中的每个升降机都沿着其框架210中的相应升降机竖井122移动，并且服务于紧靠其左侧和紧靠其右侧的块体130的堆叠(例如，块体在升降机竖井122右侧的柱形件111a和右侧的柱形件111b内)。框架210可以具有宽度w。在一个实施方式中，宽度w可以在大约20米和大约40米之间，比如大约36米。块体130(紧靠每个升降机120左侧和紧靠其右侧)可以在下层板112和上层板114之间移动。es系统100a以与es系统100相同的方式运行，但是es系统100a的两个升降机120允许es系统100a储存两倍于es系统100的能量，并且根据需要产生两倍于es系统100的动力(例如电力)。框架110、块体130、升降机竖井122和升降机120形成为模块。在所示的实施方式中，es系统100a具有一个模块。
30.图3-6示出了能量储存(es)系统100b的第三实施方式。es系统100b类似于图2所示和上文所述的es系统100a，其类似于图1所示和上文所述的es系统100。因此，以下描述除外，对图2中的es系统100a以及由es系统100a移动的块体130的各种特征的结构和描述应理解为也适用于图3-6中的es系统100c的相应特征，。与es系统100a一样，es系统100b包括一对升降机320，这对升降机中的每个升降机都可以以与上述es系统100和100a相同的方式移动块体330(例如，每个升降机320可以将块体330直接移动到升降机320的在下层板312和上层板314之间的竖井的左侧或右侧)。例如，块体330位于升降机竖井322右侧的柱状件311a和右侧的柱状件311b内。与es系统100a不同，es系统100b包括并排排列的五对升降机(例如，在深度方向上或进入图3页面的方向上的相邻升降机竖井中，或如图4所示)，从而产生升降机320的矩阵，该矩阵正面(例如，在图3的x方向上)为两个升降机宽，并且为五个升降机深(例如，在图4的y方向上)。然而，框架310可以在正面(例如，在图3中的x方向上)具有任何合适数量的升降机320，并且在深度方向上(例如，在图4中的y方向上)具有任何合适数量的升降机320。每个升降机320可以在其相关联的升降机竖井322的左侧和右侧具有块体330的堆叠。左侧和右侧的块体330可以堆叠在下层板312或上层板314上，并且在下层板312和上层板314之间移动。每个竖直平面中的框架310、块体130、升降机竖井322和升降机320形成为模块。在所示的实施方式中，es系统100b具有五个模块。
31.为了储存电力或其他形式的能量，升降机320将升降机竖井322降低到下层板312或其附近(例如上方)，拾取块体330(例如从升降机竖井322左侧或右侧的块体330的堆叠中)，将块体330运送到上层板314(或其上方)，并且将块体放置在上层板314上的块体330的
堆叠上(例如，分别放置在左侧或右侧上，使得上层板314上的块体330位于其在下层板312上时的同一侧，或者位于其原始位置上方)。为了释放电力或其他形式的能量，升降机320沿升降机竖井322升高到上层板314或其附近(例如上方)，拾取块体330(例如从升降机竖井322的左侧或右侧上的块体330的堆叠中)，将块体330运送到下层板312(或其上方)，并且将块体330放置在下层板312上的块体330的堆叠上(例如，分别放置在升降机竖井322的左侧或右侧，使得下层板312上的块体330位于其在上层板314上时的同一侧，或者位于其先前位置下方)。与es系统100a、100一样，es系统100b包括马达-发电机(例如，类似于图1-2中的马达-发电机150)，以将块体330提升和下降。通过使块体330在下层板312处(或上方)的位置和上层板314处(或上方)的位置之间移动，使得块体330保持在同一侧(例如，相关联升降机竖井322的左侧或右侧)，与es系统100a、100一样，es系统100b有利地移动块体300，使得框架310上的平均载荷在es系统运行期间大致恒定，从而抑制运行期间的系统上的应力。此外，由于每个块体330都在下层板312处(或上方)的位置和上层板314处(或上方)的位置之间行进，因此块体330保持在同一侧(例如，相关联升降机竖井322的左侧或右侧)，与es系统100a、100的块体类似，es系统100b的每个块体330在下层板312上方的位置和上层板314周围的位置之间具有不同的竖直行进距离。例如，当所有的块体330都在下层板312上时，与堆叠中的底部块体330相比，堆叠中的顶部块体330行进更短的距离以到达上层板314上方的位置，所述底部块体必须从邻近底部层板312的位置、经过上层板314的位置，行进到上层板314上的堆叠的顶部。因此，es系统100b的每个块体330(如同es系统100、100a的每个块体130)在从下层板312上方移动到上层板314上方时储存不同量的能量，并且在从上层板314上方移动到下层板312上方时产生不同量的电力。
32.图7示出了块体330的一个实施方式。在一个实施方式中，与图1-2中的es系统100、100a一起使用的块体130可以与图7中的块体330类似(例如，相同)。在一个实施方式中，块体330是矩形的，并且可以可选地在块体330的上表面330a(例如，平坦的上表面)、前侧330b、后侧330c、左侧330d和右侧330e上具有基本平滑的光洁度。有利的是，光滑表面可以有利于千斤顶(比如下文进一步描述的千斤顶810)在上表面330a上移动。相反，在一个实施方式中，底表面330f可以具有波纹状表面，该波纹状表面沿着块体330的长度l具有两个或更多个突出部740以及一个或更多个凹部742，这些突出部和凹部沿着块体330的深度d从前表面330b延伸到后表面330c。突出部740向下延伸，而凹部742位于突出部740上方。突出部740接触地面、层板(例如，下层板312、上层板314)、其他块体330或放置块体330的其他表面，并且凹部741在所述表面上方延伸(例如，在所述表面上方大致10至30厘米处延伸)。在一个示例中，突出部740为10至30厘米高，并且限定了延伸穿过块体330深度d的开口。在另一个实施方式中(如图3-6所示)，块体330在块体330的边缘上具有两个突出部，因此在两个突出部之间有一个凹部742a(见图5)，该凹部限定了延伸了块体330深度的单个开口。
33.在一个实施方式中，每个块体330可以是大致6米长、6米宽、4米高(例如，具有大致144立方米的体积)。然而，块体330也可以具有其他合适的尺寸。例如，块体330可以由混凝土或压实泥土或土壤制成。在一个示例中，块体330的总重量在大约200吨和大约300吨之间，比如大致288吨。在一个实施方式中，es系统100b的能量储存的量可以是大致500kwh(千瓦小时)。在一个实施方式中，es系统100b提供的发电量可以是大致1.1mw。
34.图8a-8d示出了具有波纹状下侧(例如，波纹状底表面)的块体330以及可操作以移
动块体330的轮式千斤顶。块体330从层板850移动到升降机820，然后从升降机820移动到不同层板850。在一个实施方式中，升降机820可以类似于图1-2中用于es系统100、100a的升降机120和图3-6中用于es系统100b的升降机320。层板850可以是下层板112、312或上层板114、314。可以集成到升降机820中的千斤顶810可以在块体330下方滑动，提升块体330(如下所述)，然后将块体330滚动回到升降机800，反之亦然。例如，千斤顶810可以具有一个或更多个指形件，这些指形件的大小适于在块体330的底侧300f上的突出部740之间的一个或更多个凹部742中延伸。
35.升降机820包括平台800，并且千斤顶810相对于平台800可移动(例如，可移动地与升降机820联接或集成)。千斤顶810包括壳体811，该壳体具有多个轮子812、一个或更多个(例如多个)提升臂814以及上表面816。可选地，提升臂814可以可旋转地附接到壳体811(例如，在每个臂814的上端处)。每个提升臂812的下端与一个或更多个轮子812连接。提升臂814可以刚性地固定到马达(例如，电动马达)或致动器(未示出)上，该马达或致动器可操作以使提升臂814在竖直取向和非竖直取向之间旋转。当提升臂814处于非竖直取向时，千斤顶810的总高度相对较低。当马达/致动器通电并且提升臂814旋转到竖直取向时，提升臂814抬升壳体811，并且千斤顶810的总高度增加，使得上表面816接合并且提升块体330，从而允许千斤顶810移动块体330。
36.在移除块体330的过程中，平台800可以与层板810水平对齐(见图8a)。千斤顶810朝着块体330滚动，提升臂814处于非竖直取向。在这种构造中，千斤顶810的总高度有利地小于凹部742、742a的(例如，块体330的波纹状底部的)高度。因此，千斤顶810在块体330下方在两个突出部740之间(见图8b)并且在一个或更多个凹部742、742a内滑动。一旦位于块体330下方，提升臂814就会旋转到竖直取向，这将千斤顶810抬升为大于突出部740和/或凹部742、742a的高度的总体高度，从而将块体330抬离层板850或另一块体(见图8c)。一旦块体被提升，千斤顶810就会滚动回到升降机平台800上(见图8d)，并且将块体330重新定位到不同高度的层板850或堆叠上。
37.为了从层板850上卸载块体330，可以反向执行上述步骤。
38.图9a-12b示出了能量储存(es)系统100c的第四实施方式。es系统100c包括框架910。在一个实施方式中，框架910可以包括多个钢筋/混凝土支柱，以及下层板912、上层板914、多个升降机导轨920、在升降机竖井924内运行的至少一个升降机922(例如，升降机抓取器、升降机吊笼)、带有滑轮926的马达-发电机950、和多个压载重物或块体930。块体930可以堆叠并且储存在下层板912和上层板914上。可以操作升降机922，以经由升降机竖井924在下层板912的堆叠和上层板914的堆叠之间移动块体930。块体930可以具有弧形形状9(例如，饼形)。框架910、块体930、升降机竖井924和升降机920形成为模块。在所示的实施方式中，es系统100c具有一个模块。
39.为了储存电力或其他形式的能量，块体930被升降机922(例如升降机抓取器)从下层板912提升到上层板914。为了释放能量并且产生电力，块体930被从上层板914下降到下层板912(例如，在重力的作用下)，并且该力被用于使马达-发电机旋转以产生电力(例如，基于块体930下降时的动能)。
40.例如，使用旋转运动(例如，相对于升降机竖井922向左或向右旋转升降机922，以取出或释放块体)，从堆叠(例如，在下层板912或上层板914上)中取出块体930，并且使其返
回到堆叠(例如，在上层板914或下层板912上)中。例如，如果将块体930从下层板912的上方移除(例如，从下层板912上的块体930的堆叠上方移除)，则升降机922(例如，升降机抓取器)牢固地抓取块体930(例如，经由升降机922的接合块体930肩部932的唇缘925)，(可选地提升和)旋转(例如，旋转90度)块体930(例如，在第一方向上)，使该块体从其在下层板912上方的位置移动到与升降机竖井924相对应的角度位置，将块体930抬升到上层板914上方的一点(例如，该点与上层板914上的块体930的堆叠的顶部重合)，旋转块体(例如，在与第一方向相反的第二方向上)以到达块体930的堆叠正上方的位置，然后释放块体930，使得该块体位于上层板914上的块体930的堆叠的顶部上。升降机922(例如，升降机抓取器)使用类似的旋转运动从上层板914上方(例如，从上层板914上的块体930的堆叠上方)拾取块体930，并且将该块体放置在下层板912上方(例如，将该块体放置在下层板912上的块体930的堆叠的顶部处)。本文描述的旋转运动指的是相对于与穿过框架910的升降机导轨920的纵向轴线重合的竖直轴线在水平平面内的旋转。
41.在一些实施例中，马达-发电机(未示出)位于地面上或其附近，并且经由安装在塔架导轨920的顶部处的滑轮926与升降机抓取器922连接。
42.图13示出了能量储存(es)系统100d的第五实施方式。es系统100d类似于图9-12b所示和上文所述的es系统100c。因此，除以下描述外，对图9-12b中的es系统100c以及由es系统100c移动的块体930的各种特征的结构和描述应理解为也适用于图13中的es系统100d以及块体1330的相应特征。es系统100d与es系统100c的不同之处在于，它包括五个框架1310，每个框架具有一对升降机1310，而不是像图9-12b中所示的那样，包括两个塔架910，每个塔架具有两个升降机920。因此，es系统100d可以储存比es系统100c更多的能量，并且可以产生比es系统100c更多的电力。es系统100d的五个框架1310中的每个框架都可以包括多个钢筋/混凝土支柱，以及多个下层板1312和多个上层板1314、多个升降机导轨1320、多个升降机抓取器1322、多个马达-发电机1050和多个压载重物或块体1330。es系统100d可以以与系统100c相同的方式运行，以在下层板1312和上层板1314之间移动块体(例如，通过使用旋转运动将块体1330从层板上方或层板上的块体的堆叠上方移除，沿着一个方向将块体旋转到升降机竖井，将块体移动到不同升降位置，在相反的方向上旋转块体，并且将块体放置在不同层板上方或所述层板上的块体的堆叠上方)。每个框架1310、块体1330、升降机竖井和升降机1320形成为模块。在所示的实施方式中，es系统100d具有五个模块。
43.为了将储存的势能转换成电力，升降机120、320、820、922、1322可以将一个或更多个块体130、330、930、1330从较高升降位置移动到较低升降位置(例如，至少部分地在重力作用下竖直下降)，以驱动电动马达-发电机(经由一根或更多根缆绳或钢带)来产生电力，该电力可以被输送到与电动马达-发电机电连接的电力网。每次使块体130、330、930、1330下降时，就会产生电力形式的动力。
44.有利的是，例如，能量储存和输送系统100-100d可以在白天期间在太阳能动力可用时将太阳能动力产生的电力储存为抬升块体130、330、930、1330中的势能，并且可以在夜晚期间在太阳能能源不可用时通过使一个或更多个块体130、330、930、1330下降而将块体130、330、930、1330中的势能转换成电力，并且将转换后的电力输送到电力网。
45.本文描述的是能量储存和输送系统(例如，能量储存和输送系统100-100d)的示例，该系统可操作，以将电能或电力转换成势能以进行储存，并且将势能转换成电能或电
力，例如用于输送给电网。有利的是，能量储存系统几乎不需要维护，并且可以运行数十年(例如，30-50年)，而能量储存容量基本上不会减少。
46.在一些实施方式中，本文所述的能量储存系统可以储存大致10兆瓦时(mwh)或更多的能量(例如，在10mwh和100mwh之间，比如15mwh、20mwh、30mwh、50mwh、80mwh、90mwh)，并且向电网输送大致10mwh或更多的能量(例如，在10mwh和100mwh之间，比如15mwh、20mwh、30mwh、50mwh、80mwh、90mwh)。本文所述的能量储存系统每小时都可以输送能量(例如，1mw到6mw或更高)。然而，在其他实施方式中，本文所述的能量储存和输送系统可以具有其他合适的能量储存和输送容量(例如，1mwh、3mwh、5mwh等)。在一个实施方式中，可选地，能量储存和输送系统可以为大致1000个家庭或更多家庭供电一天。
47.有利的是，本文所述的能量储存和输送系统可以连接到可再生能源(例如绿色能源)发电系统，例如，比如太阳能动力能源系统、风能能源动力系统(例如风力涡轮机)等。有利的是，在可再生能源发电系统运行期间(例如，太阳能能源系统在白天期间运行，风能动力系统在有风条件下运行)，能量储存和输送系统捕获可再生能源发电系统产生的电力。当可再生能源发电系统不可操作时(例如，在夜间、在无风条件下)，能量储存和输送系统可以随后将储存的电力输送到电网。因此，能量储存和输送系统像可再生能源发电系统的电池一样工作，并且可以将可再生能源发电系统的非工作时间的电力输送到电网。
48.在上述实施方式中，能量储存和输送系统100-100d提升块体130、330、930、1330，以将电能储存为势能，并且使块体130、330、930、1330下降，以产生电力。在一个实施方式中，可以利用电网的多余动力来运行升降机120、320、820、922、1322。对于用于提升块体130、330、930、1330的每单位能量，能量储存系统100-100d回收的能量的量可以可选地为80-90％。
49.附加实施例
50.在本发明的实施例中，能量储存系统、该能量储存系统的操作方法以及与该能量储存系统一起使用的块体可以符合以下条项中的任一条项：
51.条项1：一种能量储存和输送系统，包括：
52.一个或更多个模块，每个模块包括
53.多个块体，以及
54.框架，所述框架在地基上方具有竖直高度，所述框架包括：
55.下层板，
56.在所述下层板上方竖直隔开的上层板，
57.升降机竖井，所述升降机竖井设置在所述框架的左柱部和右柱部之间，所述左柱部和右柱部在所述下层板和上层板之间延伸，以及
58.升降机，所述升降机可移动地设置在所述升降机竖井中并且与电动马达-发电机在操作上耦合，所述升降机的大小被确定成在其中接收和支撑一个或更多个块体，并且所述升级机能被操作以在所述下层板上方的位置和所述上层板上方的位置之间行进，
59.其中，所述升降机能被操作，以将一个或更多个块体从所述下层板上方的在所述左柱部中的位置抬升到所述左柱部上方的在所述上层板上方的位置，并且以将一个或更多个块体从所述下层板上方的在所述右柱部中的位置移动到所述右柱部上方的在所述上层板上方的位置，从而储存与所述一个或更多个抬升块体的势能的量相对应的电能量，并且
60.其中，所述升降机能被操作，以使一个或更多个块体从所述左柱部上方的在所述上层板上方的位置下降到所述下层板上方的在所述左柱部内的位置，并且以在重力作用下将一个或更多个块体从所述右柱部上方的在所述上层板上方的位置移动到所述下层板上方的在所述右柱部内的位置，从而经由与所述升降机电气耦合的电动马达-发电机为所述一个或更多个下降块体中的每个块体产生一定量的电力。
61.条项2：根据条项1所述的系统，其中，所述升降机能被操作，以在所述下层板上方的位置和所述上层板上方的位置之间移动多个块体，使得所述模块的地基上的载荷平均分布保持基本恒定。
62.条项3：根据任一前述条项所述的系统，其中，所述框架包括钢筋和混凝土支柱的多个柱部。
63.条项4：根据任一前述条项所述的系统，其中，所述多个块体中的每个块体都具有矩形形状，所述块体具有平坦的上表面和相对的下表面，所述下表面具有两个或更多个突出部以及在所述两个或更多个突出部之间的凹部，所述凹部限定延伸穿过所述块体的深度的开口。
64.条项5：根据条项4所述的系统，其中，所述底表面具有波纹形状，该底表面具有多个突出部和多个凹部，每个凹部都被限定在一对突出部之间。
65.条项6：根据任一前述条项所述的系统，进一步包括千斤顶，所述千斤顶与所述升降机可移动地联接，并且所述千斤顶被配置为相对于所述升降机向左或向右移动所述一个或更多个块体，所述千斤顶被配置为将所述一个或更多个块体从所述下层板上方的在所述左柱部内的位置移动到所述升降机上，并且将所述一个或更多个块体从所述升降机移动到所述左柱部上方的在所述上层板上方的位置，所述千斤顶进一步被配置为将所述一个或更多个块体从所述下层板上方的在所述右柱部内的位置移动到所述升降机上，并且将所述一个或更多个块体从所述升降机移动到所述右柱部上方的在所述上层板上方的位置。
66.条项7：根据条项6所述的系统，其中，所述千斤顶被配置为将所述一个或更多个块体从所述左柱部上方的在所述上层板上方的位置移动到所述升降机上，并且将所述一个或更多个块体从所述升降机移动到所述下层板上方的在所述左柱部内的位置，并且所述千斤顶被配置成将所述一个或更多个块体从所述右柱部上方的在所述上层板上方的位置移动到所述升降机上，并且将所述一个或更多个块体从所述升降机移动到所述下层板上方的在所述右柱部内的位置。
67.条项8：根据条项6所述的系统，其中，所述千斤顶具有壳体，该壳体具有允许所述千斤顶相对于所述升降机移动的多个轮子以及能够在竖直取向和非竖直取向之间致动的一个或更多个提升臂，其中，当所述提升臂处于非竖直取向时，所述壳体具有的高度小于所述一个或更多个凹部，并且该壳体能够在所述块体的一个或更多个凹部内延伸，以将所述千斤顶至少部分地定位在所述块体下方，所述提升臂能够被致动到所述竖直取向，以增加所述千斤顶的高度，使得所述壳体接合所述块体并且将所述块体抬离支撑表面，以允许所述千斤顶支撑并移动所述块体。
68.条项9：根据任一前述条项所述的系统，其中，每个模块包括两个升降机竖井，每个升降机竖井设置在所述框架的相邻的左柱部和右柱部之间。
69.条项10：根据任一前述条项所述的系统，其中，所述一个或更多个模块是在深度方
向上彼此成直线相邻布置的五个模块。
70.条项11：根据任一前述条项所述的系统，其中，所述升降机能够在水平平面中围绕升降机导轨相对于竖直轴线旋转，所述竖直轴线与穿过所述框架的纵向轴线重合。
71.条项12：根据条项11所述的系统，其中，所述升降机被配置为通过操作所述升降机将块体从所述下层板上方的位置移动到所述上层板上方的位置，以便：a)经由所述升降机的接合所述块体的肩部的唇缘牢固地抓取所述块体，b)沿着第一方向在水平平面中将所述块体旋转到与所述升降机竖井相对应的角度位置，c)将所述块体抬升到所述上层板上方的位置，d)沿着与所述第一方向相反的第二方向将块体旋转到所述上层板上方的位置，以及e)释放所述块体，使得所述块体位于所述上层板上或在所述上层板上的块体叠堆上。
72.条项13：根据条项11-12中任一项所述的系统，其中，所述升降机被配置为通过操作所述升降机将块体从所述上层板上方的位置移动到所述下层板上方的位置，以便：a)经由所述升降机的接合所述块体的肩部的唇缘牢固地抓取所述块体，b)沿着第一方向在水平平面中将所述块体旋转到与所述升降机竖井相对应的角度位置，c)将所述块体下降到所述下层板上方的位置，d)沿着与所述第一方向相反的第二方向将所述块体旋转到所述下层板上方的位置，以及e)释放所述块体，使得所述块体位于所述下层板上或在所述下层板上的块体叠堆上。
73.条项14：一种用于储存能量和产生电力的方法，包括：
74.沿着相邻的左柱部和右柱部之间的升降机竖井操作升降机，以将所述左柱部中或右柱部中的在下层板上方的位置之间的多个块体移动到与所述左柱部或右柱部对齐的在上层板上方的位置，
75.其中，操作所述升降机包括以下一项或两项：
76.从所述左柱部中或右柱部中的在所述下层板上方的位置提升块体，将所述块体移动到所述升降机竖井中，将所述块体抬升到所述上层板上方的位置，将所述块体移出所述升降机竖井，并且释放所述块体，使得所述块体安放在其在所述左柱部或右柱部中的先前位置上方，从而储存与所述块体的势能的量相对应的电能量，以及
77.从所述上层板上方的并在所述左柱部或右柱部上方的位置提升块体，将所述块体移动到所述升降机竖井中，在重力作用下将所述块体下降到所述下层板上方的位置，将所述块体移出所述升降机竖井，并且释放所述块体，使得所述块体安放在其先前位置下方和所述左柱部或右柱部内，从而经由与所述升降机电气耦合的电动马达-发电机产生一定量的电力。
78.条项15：根据条项14所述的方法，其中，在所述左柱部或右柱部中的在所述下层板上方的位置与在所述左柱部或右柱部中的在所述上层板上方的位置之间移动所述一个或更多个块体包括：定位所述块体，使得所述框架的地基上的载荷平均分布保持基本恒定。
79.条项16：根据条项14-15中任一项所述的方法，其中，将所述块体移动到所述升降机竖井中以及将所述块体移出所述升降机竖井包括：将支撑所述块体的千斤顶移入或移出所述升降机，其中，提升所述块体包括：将所述千斤顶移动到所述块体下方，并且将所述千斤顶致动到抬升构造，使得所述千斤顶能够支撑并移动所述块体，并且释放所述块体包括：将所述千斤顶致动到下降构造，使得所述千斤顶能够与所述块体分离并且从所述块体下方移走。
80.条项17：根据条项14-16中任一项所述的方法，其中，将所述块体移动到所述升降机竖井中以及将所述块体移出所述升降机竖井包括：使所述升降机在水平平面中围绕升降机导轨旋转。
81.条项18：根据条项17所述的方法，其中，将所述块体从所述下层板上方的位置移动到所述上层板上方的位置包括：a)经由所述升降机的接合所述块体的肩部的唇缘牢固地抓取所述块体，b)沿着第一方向在水平平面中将所述块体旋转到与所述升降机竖井相对应的角度位置，c)将所述块体抬升到所述上层板上方的位置，d)沿着与所述第一方向相反的第二方向将所述块体旋转到所述上层板上方的位置，以及e)释放所述块体，使得所述块体位于所述上层板上或在所述上层板上的块体叠堆上。
82.条项19：根据条项17-18中任一项所述的方法，其中，将所述块体从所述上层板上方的位置移动到所述下层板上方的位置包括：a)经由所述升降机的接合所述块体的肩部的唇缘牢固地抓取所述块体，b)沿着第一方向在水平平面中将所述块体旋转到与所述升降机竖井相对应的角度位置，c)将所述块体下降到所述下层板上方的位置，d)沿着与所述第一方向相反的第二方向将所述块体旋转到所述下层板上方的位置，以及e)释放所述块体，使得所述块体位于所述下层板上或在所述下层板上的块体叠堆上。
83.条项20：一种用于在根据任一前述条项的能量储存和发电系统中使用的块体，包括：
84.由混凝土、钢和压实泥土中的一种或更多种制成的主体，所述主体具有矩形形状，该主体具有平坦的顶表面和底表面，所述底表面具有横跨所述主体的宽度延伸的两个或更多个突出部以及限定在所述两个或更多个突出部之间的凹部，所述两个或更多个突出部以及所述凹部横跨所述主体的宽度延伸。
85.条项21：根据条项20所述的块体，其中，所述底表面具有波纹形状，该底表面具有多个突出部和多个凹部，每个凹部都限定在一对突出部之间。
86.虽然已经对本发明的某些实施例进行了描述，但这些实施例仅通过示例的方式呈现，并且不旨在限制本公开的范围。实际上，本文描述的新颖的方法和系统可以以各种其他形式来体现。此外，在不脱离本公开的精神的情况下，可以对本文描述的系统和方法进行各种省略、替代和更改。所附权利要求及其等效物旨在涵盖落入本公开的范围和精神内的这些形式或修改。因此，本发明的范围仅通过参考所附权利要求来限定。
87.结合特定方面、实施例或示例描述的特征、材料、特性或组合应理解为适用于本节或本说明书其他地方描述的任何其它方面、实施例或示例，除非与之不相容。本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合进行组合，但是这类特征和/或步骤中的至少一些相互排斥的组合除外。保护不限于任何前述实施例的细节。该保护延伸到本说明书(包括任何所附权利要求书、摘要和附图)中所公开的特征的任何新颖特征或任何新颖组合，或者延伸到所公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖步骤或任何新颖组合。
88.此外，在单独实施方式的上下文中，本公开中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独实现或者在任何合适的子组合中实现。此外，尽管可以在上文将特征描述为在某些组合中起作用，但是在一些情况下，可以将来自所要求保护的组合的一个或更多个特征
从该组合中删除，并且可以要求将该组合保护为子组合或子组合的变型。
89.此外，尽管操作可以以特定顺序在附图中进行描绘或在说明书中进行描述，但此类操作不需要以所示特定顺序或按顺序执行，也不需要执行所有操作，以实现所需结果。没有进行描绘或描述的其他操作可以并入到示例方法和过程中。例如，可以在所述任何操作之前、之后、同时或之间执行一个或更多个附加操作。此外，在其他实施方式中，操作可以进行重新排列或重新排序。本领域的技术人员将会理解，在一些实施例中，示出的和/或公开的过程中所采取的实际步骤可能与图中所示的步骤不同。依据实施例，可以删除上述的某些步骤，可以添加其他步骤。此外，以上公开的具体实施例的特征和属性可以以不同的方式组合，以形成附加实施例，所有这些都落入本公开的范围内。此外，上述实施方式中的各种系统部件的分离不应被理解为在所有实施方式中都需要这种分离，并且应当理解，所描述的部件和系统通常可以一起集成在单个产品中或打包到多个产品中。
90.为了本公开的目的，本文描述了某些方面、优点和新颖特征。根据任何特定实施例，不一定可以实现所有这些优点。因此，例如，本领域的技术人员将认识到，本公开可以以实现如本文所教导的一个优点或一组优点的方式来实践或进行，而不一定实现本文可以教导或建议的其它优点。
91.条件性语言，比如“可以”、“能够”、“可能”、“也许”，除非另有特别说明，或者在所使用的上下文中以其他方式进行理解，否则通常旨在传达某些实施例包括某些特征、元素和/或步骤，而其它实施例不包括某些特征、元素和/或步骤。因此，这种条件性语言通常不旨在意味着一个或更多个实施例以任何方式需要特征、元素和/或步骤，或者意味着一个或更多个实施例必然包括用于在有或没有使用者输入或提示的情况下决定是否在任何特定实施例中包括或执行这些特征、元素和/或步骤的逻辑。
92.除非另有特别说明，否则连接性语言，比如短语“x、y和z中的至少一个”，通常应与所使用的上下文一起理解，以传达某一条目、术语等可以是x、y或z。因此，这种连接性语言通常不旨在暗示某些实施例需要存在x中的至少一个、y中的至少一个和z中的至少一个。
93.本文使用的程度语言，比如本文使用的术语“大致”、“大约”、“通常”和“基本上”表示接近所述值、量或特性的值、量或特性，其仍执行所需功能或实现所需结果。例如，术语“大致”、“大约”、“通常”和“基本上”可以指小于所述量的10％、小于所述量的5％、小于所述量的1％、小于所述量的0.1％和小于所述量的0.01％。作为另一示例，在某些实施例中，术语“大致平行”和“基本平行”是指与完全平行偏离小于或等于15度、10度、5度、3度、1度或0.1度的值、量或特性。
94.本公开内容的范围不旨在受本节或本说明书其他地方的优选实施例的具体公开内容的限制，并且可以由本节或本说明书其他地方提出的权利要求或未来提出的权利要求来限定。权利要求的语言应基于权利要求中使用的语言进行广义解释，并且不限于在本说明书中或在本技术的审查期间描述的示例，这些示例应解释为非排它性的。