一种重力储能的舱体式储能电站的制作方法

1.本技术涉及储能技术领域，具体涉及一种重力储能的舱体式储能电站。


背景技术：

2.近年来，储能行业处于从小范围试点向大规模应用的阶段中，伴随国内储能政策的支持以及储能技术的发展，储能行业有望打开更多增长空间。面对储能商业化和规模化发展的需求，本领域技术人员采用多方位储能技术。
3.相关技术中，常见的储能技术包括抽水蓄能、压缩空气储能、电池储能和重力储能等等。
4.具体地，抽水蓄能需要配备上、下游两个水库。在外部用电负荷低谷时段，抽水储能设备处于电动机状态，用于多余电力将下游水库的水抽到上游水库保存。在外部用电负荷高峰时，抽水储能设备处于发电机状态，利用储存在上游水库中的水发电。抽水蓄能技术最为成熟，应用最为广泛。抽水蓄能的缺点是建设周期长、投资规模大、地理限制多以及能量密度低。
5.压缩空气储能的原理是在外部用电低谷时段，利用余量电能将空气压缩至高压并存于洞穴或压力容器中，使电能转化为空气的内能存储起来；在外部用电高峰时段，将高压空气从储气室释放，进入燃烧室燃烧利用燃料燃烧加热升温后，驱动涡轮机发电。压缩空气储能安全性和可靠性高，原料为空气，不会爆炸也不会燃烧；场地限制少，既可以存储在矿井或溶岩洞穴，也可以存储在地面储气罐。压缩空气储能的缺点同样是投资成本高，要大规模应用的建设周期长。
6.电池储能是应用范围最为广泛、发展潜力最大的储能技术之一。目前全球储能技术的开发主要集中在电池储能领域。电池储能包括铅酸电池、镍系电池、锂系电池、液流电池以及磷酸铁锂电池等。蓄电池储能原理是充电时利用外部电能使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换成电能输出。电化学储能技术成熟，能量密度高，相应快速。电池储能主要的缺点是使用寿命较低，安全性相对较差，成本过高，使用条件受限，甚至可能存在污染问题等。
7.重力储能是以重物造成的重力势能来储存能源。当电力有多余的时候，驱动马达将重物吊至高处，需要电力的时候，再利用重物下降的力量来驱动发电机发电。重力储能的储能原理简单，优势明显。
8.现有市面上出现的重力储能，仍然处于概念阶段，仅知道将重物提升至高处，在需要发电的时候释放转化，转化效率低。


技术实现要素：

9.针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种重力储能的舱体式储能电站，无需借助额外设备，直接将重物下降运动转化切割磁感线运动，重力势能转化为电能的转化效率。
10.为达到以上目的，采取的技术方案是：一种重力储能的舱体式储能电站，包括：
11.封闭的圆筒状舱体；
12.支撑轴，其设置于舱体的轴线处，且支撑轴的两端固定于舱体的两侧封板；所述支撑轴内部穿设导线；
13.若干转子，每个转子的中间均可转动套设于支撑轴，所述转子内穿设导电线圈，所有转子内部的导电线圈和支撑轴内部的导线形成一个线圈回路；所述转子上设置配重块，储能状态的转子成竖直状态，且配重块位于转子的顶端；
14.弧形磁铁，其包覆设置在舱体的下半圆侧壁；
15.若干转子固定卡，设置于舱体内壁最低位置，用于一一固定竖直状态的转子。
16.在上述技术方案的基础上，所述转子包含连杆以及连杆两端的转子端头，所述连杆和转子端头内均穿设导电线圈；所述连杆沿长度方向设置滑轨，所述配重块可滑动设置于滑轨内。
17.在上述技术方案的基础上，所述连杆的滑轨外侧设置局部包裹配重块的翻边。
18.在上述技术方案的基础上，所述连杆的两端还分别设置一个用于防止配重块从滑轨脱出的卡套，所述卡套被包裹在转子端头内。
19.在上述技术方案的基础上，所述配重块朝外的一侧面设置吊环；所述舱体式储能电站还包含牵引机、滑轮和吊绳，所述牵引机设置于舱体的封板侧面，所述滑轮通过支架吊挂于舱体内壁；所述吊绳的一端设置可连接吊环的挂钩，其另一端穿过舱体的封板并通过滑轮连接至牵引机；所述牵引机用于通过滑轮和吊绳将竖直状态的转子的配重块从最低位置滑动恢复至最高位置。
20.在上述技术方案的基础上，所述连杆在两端还设置插销孔，所述舱体式储能电站还包含电动插销，所述电动插销通过直接悬吊于插销孔旁；当竖直状态的转子的配重块被吊运至最高位置时，所述电动插销插入插销孔并限制配重块下滑。
21.在上述技术方案的基础上，所述弧形磁铁分为若干弧形条状的磁铁，每个弧形条状的磁铁对应一个转子。
22.在上述技术方案的基础上，所述磁铁设置于舱体圆周侧壁内表面。
23.在上述技术方案的基础上，所述转子和配重块均采用非导电材料。
24.在上述技术方案的基础上，所述线圈回路分为支撑轴导线和转子线圈，所述支撑轴导线和转子线圈通过可旋转的活接点连接。
25.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
26.本技术的舱体式储能电站，设计巧妙，在所有转子内部的导电线圈和支撑轴内部的导线形成一个线圈回路，舱体下半圆侧壁设置弧形磁铁，提供磁场；当电力富余时将配重块升高到最高位置，将电能用重力势能的形式储存起来，当外部需要用电时，释放配重块，配重块带动转子，形成切割磁感线的运动，进而将重力势能转化为电能，且配重块在下降的过程中，会造成转子循环摆动直至停摆，在摆动的过程中，反复切割磁感线，重力势能转换为电能的转化效率高，远远超过竖直吊挂释放类的重力储能；同时，本技术的舱体式储能电站，无须借助额外的发电设备，储能电站本身切割磁感线发电，减少了设备数量，大大节约了成本。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本技术实施例提供的舱体式储能电站的示意图；
29.图2为本技术实施例提供的舱体式储能电站的主视图(去掉转子端头后)；
30.图3为本技术实施例提供的舱体式储能电站的侧视图(其中一个转子正在摆动)；
31.图4为图2中的a-a剖视图；
32.图5为本技术实施例提供的舱体式储能电站的导线及线圈的示意图。
33.附图标记：1、支撑轴；11、支撑轴导线；2、配重块；3、转子固定卡；4、磁铁；5、转子；51、连杆；510、翻边；52、转子端头；520、转子线圈；6、舱体；7、电动插销；8、卡套；9、活接点。
具体实施方式
34.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
35.如图1至图5所示，本技术公开了一种重力储能的舱体式储能电站，舱体式储能电站包括舱体6、支撑轴1、弧形磁铁4、若干转子5和若干转子固定卡3。
36.其中，舱体6呈封闭的圆筒状。支撑轴1设置于舱体6的轴线处，且支撑轴1的两端固定于舱体6的两侧封板。支撑轴1内部穿设导线，导线用于连通后续的切割磁感线的导线线圈。
37.每个转子5的中间均可转动套设于支撑轴1，转子5内穿设导电线圈，导电线圈用于切割磁感线。所有转子5内部的导电线圈和支撑轴1内部的导线形成一个线圈回路(见图5)。转子5上设置配重块2，储能状态的转子5成竖直状态，且配重块2位于转子5的顶端。在电力富余时，通过电能使得配重块2到达竖直的转子5的顶端，将电能转化为重力势能储存起来；在外部需要电能时，配重块2带动转子5绕支撑轴1，转子5内部的导电线圈切割磁感线，从而将重力势能转换为电能。
38.弧形磁铁4包覆设置在舱体6的下半圆侧壁。弧形磁铁4用于提供发电所需要的磁场。
39.若干转子固定卡3设置于舱体6内壁最低端，用于一一固定竖直状态的转子5。转子固定卡3用于限制转子5转动。
40.本技术的舱体式储能电站，设计巧妙，在所有转子5内部的导电线圈和支撑轴1内部的导线形成一个线圈回路，舱体6下半圆侧壁设置弧形磁铁4，提供磁场；当电力富余时将配重块2升高到最高位置，将电能用重力势能的形式储存起来，当外部需要用电时，释放配重块2，配重块2带动转子5，形成切割磁感线的运动，进而将重力势能转化为电能，且配重块2在下降的过程中，会造成转子5循环摆动直至停摆，在摆动的过程中，反复切割磁感线，重力势能转换为电能的转化效率高；同时，本技术的舱体式储能电站，无须借助额外的发电设
备，储能电站本身切割磁感线发电，减少了设备数量，大大节约了成本。
41.在一个实施例中，直接将配重块2固定在转子5的一端，储能时，利用电力设备转动带配重块2的转子5，直至配重块2升至最高位置，用转子固定卡3限制转子5转动，在需要发电的时候，解除转子固定卡3，将重力势能转换为电能。
42.在另一个实施例中，配重块2可沿转子5滑动，具体方案见下文。
43.进一步地，转子5包含连杆51以及连杆51两端的转子端头52，连杆51和转子端头52内均穿设导电线圈。主要切割磁感线发电的是位于转子端头52内的导电线圈。连杆51沿长度方向设置滑轨，配重块2可滑动设置于滑轨内。滑轨用于辅助竖直状态的转子5的配重块2从最底位置滑动恢复至最高位置。
44.当配重块2完全释能时，配重块2使得转子5处于竖直状态，配重块2处于最低位置。此时，通过转子固定卡3限制转子5转动，通过滑轨，使得配重块2从最底位置滑动恢复至最高位置。
45.如图4所示，进一步地，连杆51的滑轨外侧设置局部包裹配重块2的翻边510。翻边510能够防止配重块2在释能摆动的过程中从滑轨中甩出。
46.如图3所示，进一步地，连杆51的两端还分别设置一个用于防止配重块2从滑轨脱出的卡套8，卡套8被包裹在转子端头52内。翻边510防止配重块2从连杆51中间位置脱出，卡套8防止配重块2从连杆51的两端脱出。卡套8通过螺栓固定于连杆51的端部。在实际安装的过程中，配重块2从端部塞入滑轨中，之后再安装卡套8。
47.进一步地，配重块2朝外的一侧面设置吊环，吊环方便向上提升配重块2。舱体式储能电站还包含牵引机、滑轮和吊绳，牵引机设置于舱体6的封板侧面，滑轮通过支架吊挂于舱体6内壁。吊绳的一端设置可连接吊环的挂钩，其另一端穿过舱体6的封板并通过滑轮连接至牵引机。牵引机用于通过滑轮和吊绳将竖直状态的转子5的配重块2从最低位置滑动恢复至最高位置。
48.值得说明的是，为防止附图中的结构显得太过冗杂，吊环、牵引机、滑轮和吊绳均未画出。
49.当配重块2处于完全释能状态时，转子5处于竖直状态，配重块2位于滑轨的最低位置，此时，牵引机通过吊绳将配重块2吊运至最高位置，将电能转换为重力势能储存起来。
50.如图3所示，进一步地，连杆51在两端还设置插销孔，舱体式储能电站还包含电动插销7，电动插销7通过直接悬吊于插销孔旁。当竖状态的转子5的配重块2被吊运至最高位置时，电动插销7插入插销孔并限制配重块2下滑。当外部需要电能时，电动插销7从插销孔抽出，配重块的重力势能转化为电能。
51.在两个实施例中，弧形磁铁4分为若干弧形条状的磁铁，每个弧形条状的磁铁对应一个转子5。弧形条状的磁铁环绕舱体6的半圆，但其宽度仅仅只占舱体6的长度的一小部分。例如弧形条状的磁铁的宽度是舱体6的二十分之一。
52.在两个实施例中，磁铁4设置于舱体6圆周侧壁内表面。
53.在两个实施例中，转子5和配重块2均采用非导电材料。
54.如图5所示，在两个实施例中，线圈回路分为支撑轴导线11和转子线圈520，支撑轴导线11和转子线圈520通过可旋转的活接点9连接。图中的支撑轴导线11保持不动，转子5绕支撑轴1转动时，转子线圈520也随之转动，但通过活接点9，支撑轴导线11和转子线圈520始
终保持连接状态。
55.本技术的舱体式储能电站还包含一个控制器，控制器控制牵引机开启和关闭，还控制电动插销插入和抽出，还控制转子固定卡3卡持固定转子5或释放转子5。
56.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
57.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
58.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。