[发明专利]重力储能装置

说明书

本发明的实施例提供了一种重力储能装置，涉及重力储能技术领域。重力储能装置包括电动机、传动组件、外套筒、内套筒、重力块和发电机；重力块和内套筒设置在外套筒的内部，重力块与外套筒滑动配合、且重力块的滑动方向为竖直方向，重力块套设在内套筒上、且与内套筒螺纹连接，电动机、传动组件和内套筒依次传动连接，电动机用于驱动传动组件带动内套筒自转，内套筒用于带动重力块沿竖直方向移动，发电机与传动组件传动连接，重力块用于自由下落时带动内套筒、传动组件，以驱动发电机发电。该重力储能装置能够改变维持重力势能的力的方向，避免出现故障情况下由于重力引起的自由落体运行，降低安全风险。

技术领域

本发明涉及重力储能技术领域，具体而言，涉及一种重力储能装置。

背景技术

随着间歇性可再生能源装机占比的增加，电力系统发电侧存在较大的随机性，电网安全稳定运行面临巨大挑战。电力储能作为一种储存电能的装置，可以平抑电力峰谷、促进可再生能源消纳、保障本地安全用电，在未来电力系统当中将起到越来越重要的作用。

电力储能按照储能形式可以分为机械储能与化学储能等。其中，重力储能是一种机械储能，通过电力将重物提升至高处，以增加其重力势能完成储能过程，通过重物下落过程将重力势能转化为动能，进而转化为电能。重力储能与抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等机械储能，与锂电池、液流电池等化学储能相比，具有占地面积小(主要利用高度方向上的空间)、转化效率高、相对安全(没有爆炸、溃坝风险)、存储时间长(重力势能维持时间理论上无限长且不存在损耗)等优势。

但是，现有的重力储能大部分采用吊装装置来提升重物的高度，即增加和维持重力势能的力与重力的方向相反。通过运动平衡原理可知，当吊装装置失效后，重力瞬间大于提升力，重物在重力作用下急速下降，容易导致安全事故。

发明内容

本发明的目的包括提供一种重力储能装置，其能够改变维持重力势能的力的方向，避免出现故障情况下由于重力引起的自由落体运行，降低安全风险。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种重力储能装置，重力储能装置包括电动机、传动组件、外套筒、内套筒、重力块和发电机；

重力块和内套筒设置在外套筒的内部，重力块与外套筒滑动配合、且重力块的滑动方向为竖直方向，重力块套设在内套筒上、且与内套筒螺纹连接，电动机、传动组件和内套筒依次传动连接，电动机用于驱动传动组件带动内套筒自转，内套筒用于带动重力块沿竖直方向移动，发电机与传动组件传动连接，重力块用于自由下落时带动内套筒、传动组件，以驱动发电机发电。

本实施例提供的重力储能装置的有益效果包括：

重力块套设在内套筒上、且与内套筒螺纹连接，并利用外套筒使重力块的滑动方向为竖直方向，实现在外力作用下的重力块上升，以及重力块下降过程的重力势能转化为旋转动能，相对于传统的装置，改变了维持重力势能的力的方向，将势能的增加方向或减少的方向与势能的方向成一定夹角，避免出现故障情况下由于重力引起的自由落体运行，降低安全风险。

在可选的实施方式中，外套筒的内表面上开设有滑槽，重力块的外表面上设置有滑块，滑块的宽度小于滑槽的宽度，滑块的高度小于滑槽的深度，滑块与滑槽滑动配合。

这样，通过滑块与滑槽滑动配合，避免重力块相对于外套筒转动，从而在内套筒自转过程中驱动重力块沿竖直方向移动，并在重力块在自身重力作用下竖直下落过程中驱动内套筒自转。

在可选的实施方式中，重力块为圆环状，重力块的外表面上间隔均匀设置有多个滑块，外套筒的内表面上间隔均匀开设有多个滑槽，每个滑槽至少与一个滑块配合。

这样，在外套筒与重力块上设置多个滑块与滑槽的配合，有利于提高重力块沿竖直方向移动的稳定性。

在可选的实施方式中，内套筒、重力块和外套筒的中心线共线设置。