[发明专利]利用轨道运输的储能系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用轨道运输的储能发电系统，属于大规模电力储能领域。

背景技术

当前电网运行面临用电负荷持续增加、间歇性能源接入比例提高、调峰能力有限等挑战，需要发展大规模储能技术来帮助平滑间歇性电源功率波动、减小负荷峰谷差和增强系统调节能力，保证电力系统的安全运行，提高系统对可再生能源的利用和减少经济发展对日益贫乏的传统化石能源的依赖。

目前人们已开发多种储能技术，可分为机械储能、电磁储能、电化学储能、相变储能等。常见的抽水蓄能就是机械储能的一种。抽水蓄能是目前技术上比较成熟的大规模、集中式的储能方式，利用抽水把电能转化成蓄在高处的水的势能，在系统需要时放水，利用水力发电。这样在系统负荷处于低谷，有多余电力的时候抽水蓄能，在负荷高峰时放水发电，起到削峰填谷的作用。抽水蓄能的优点是：技术成熟可靠，蓄能容量可以很大，只是受到蓄水水库库容的限制，但是建设抽水蓄能电站需要苛刻的地理条件，需要大量的水和较好的建坝建库条件，受自然条件限制较多，初始投资巨大，对生态环境有一定的影响。抽水蓄能在抽水和发电能量转换过程中有一定的能量损失，储存效率可达80%。而其他储能方式，如压缩空气或飞轮动能、化学电池、超大规模电容等实现的成本和技术难度很大，储能容量小，难以实现国家骨干电网级别的超大规模的电力储能需求。

近几年制动发电技术在混合动力/电动汽车和电力牵引机车中得到广泛应用。其原理是在汽车或机车制动时，利用电磁制动，把动能转化成电能储存在车载电池中。该原理也在飞轮储能方式中体现， 电能提供驱动飞速旋转的飞轮，将电能转换成动能，通过制动旋转的飞轮发电，而将动能转化为电能。

目前在电气化铁路运输中，电力牵引机车通过电动机将电能转化成牵引动力，拖动负荷前进，在制动时，电动机转换成发电机工作，把动能转换成电能储存或送回电网。该技术成熟可靠。轨道运输储能系统正是利用相同的思想，在系统电力多余的时候，利用轨道运输把负载运到高处，在电力紧缺时，利用机车把负载运到低处过程中制动发电。

发明内容

本发明的目的在于解决当前电力储能容量小，投资高等问题，提出了利用电气化轨道运输储能和利用制动发电相结合的一种大规模电力储能方法和一种利用轨道运输的储能发电系统。在系统电力多余时，利用电力牵引机车把重负载从低处拉到高处，将电能转化成势能储存；在系统电力需求高时，再利用电力机车把重负载从高处拉到低处过程中制动发电，把势能转化成电能送回电网。

按照本发明提供的技术方案，所述利用轨道运输的储能系统包括：用于停放负载的高、低负载场；用于运输负载的运输轨道；用于提供牵引动力和传输制动发电的输电线路；以及牵引/制动单元，负载单元，存储轨道，安全轨道，控制中心，电网接入模块；所述存储轨道位于高、低负载场中，用于停放负载单元；安全轨道位于低负载场，为运输组合异常运行时提供缓冲；高、低负载场通过支路和所述运输轨道连接，高、低负载场之间要求有高于100米的高度差；牵引/制动单元与输电线路连接，牵引/制动单元从低负载场拖动负载单元至高负载场达到将电能转化成势能储存，牵引/制动单元从高负载场拖动负载单元至低负载场通过制动将势能转化成电能通过输电线路送入电网；输电线路通过电网接入模块与高压电网连接，电网接入模块具有变压、整流、保护的功能，保证电力供应和回送电网的电能质量；控制中心用来管理储能系统运行，根据电网调度指令对运输组合进行操作控制，控制中心利用无线或有线通信通道连接牵引/制动单元，控制储能和发电过程。

所述牵引/制动单元包括依次连接的双模式工作电机、电源接口模块和一个控制模块，所述电源接口模块与输电线路连接；在把负载单元从低处拉到高处的过程中，双模式工作电机工作在电动机模式，在负载单元从高处拉到低处时，双模式工作电机工作在发电机模式，电源接口模块把输电线路接入双模式工作电机，以保证双模式工作电机在牵引时的供电和在发电时的电力输出；所述控制单元接收控制中心的信号并自动控制双模式工作电机完成牵引或发电任务。

所述负载单元是蓄能载体，负载单元包括满足轨道运输的底盘和统一模块化的高比重负载，每个负载采用长方体设计。