[发明专利]基于直线电机的重力储能系统质量块能量回收再利用方法

说明书

本发明公开了基于直线电机的重力储能系统质量块能量回收再利用方法包括：在斜坡式重力储能系统的上堆场和下堆场分别铺设带有直线电机初级的轨道，在所有搭载质量块的小车底部装设直线电机的次级感应板；通过控制直线电机工作在回馈制动状态，将小车的动能转换为电能储存于超级电容储能装置中；当搭载质量块的小车需加速至与重力储能系统的工作段的牵引装置相匹配的速度时，通过控制直线电机工作在电动状态，将超级电容储能装置中存储的电能转换为搭载质量块的小车动能；本发明提供的方法具有能量转换效率高，无需在搭载质量块的小车上安装有源的牵引装置，可灵活调节搭载质量块的小车的速度，减少对工作段主牵引装置的冲击。

技术领域

本发明涉及重力储能技术领域，具体为基于直线电机的重力储能系统质量块能量回收再利用方法。

背景技术

储能系统能够有效降低可再生能源大规模并网造成的影响，目前的储能技术主要分为化学储能和物理储能；化学储能的主要载体是电池，具有成本较低的优点，但是存在热安全问题；物理储能安全性较高，适合电网调峰和实现电能昼夜转移，但应用最为广泛的抽水蓄能却面临着选址困难，投资成本高，建设时间长等问题。

作为一种新型物理储能方法，重力储能具备抽水蓄能的所有优点，且具有更低的建设成本和更大的灵活性，重力储能选址灵活，可选取合适的山体表面建设斜坡，合理利用海拔优势将电能转化为重力势能储存起来。

现有的山地斜坡式重力储能系统，在质量块接入和脱离主牵引装置时，分别存在机械冲击和能量浪费问题；具体原因包括：①在现有方案中，质量块在接入主牵引装置前，一般不具有初速度，质量块与主牵引装置之间存在较大的速度差，在接入时会引发明显的机械冲击；②发电工况中质量块下滑至斜坡轨道底端，储能工况中质量块上升至斜坡轨道顶端时，都有一定的速度，现有技术没有考虑对质量块剩余动能的回收利用，存在能量利用效率较低的问题。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

本发明实施例的第一方面，提供基于直线电机的重力储能系统质量块能量回收再利用方法，包括：在斜坡式重力储能系统的上堆场和下堆场分别铺设带有直线电机初级的轨道，在所有搭载质量块的小车底部装设直线电机的次级感应板；通过控制所述直线电机工作在回馈制动状态，将所述搭载质量块的小车的动能转换为电能储存于超级电容储能装置中；当所述搭载质量块的小车需加速至与所述斜坡式重力储能系统的工作段的牵引装置相匹配的速度时，通过控制所述直线电机工作在电动状态，将所述超级电容储能装置中存储的电能转换为搭载质量块的小车动能，实现重力储能系统质量块的能量再利用。

作为本发明所述的基于直线电机的重力储能系统质量块能量回收再利用方法的一种优选方案，其中：将所述搭载质量块的小车的动能转换为电能的过程包括，

当所述搭载质量块的小车与工作段的牵引装置脱离，并进入上堆场或下堆场铺设的带有直线电机初级的轨道后，所述搭载质量块的小车上装设的直线电机次级感应板将会与轨道上的直线电机初级产生电磁耦合；

通过控制所述直线电机工作在回馈制动状态，将所述搭载质量块的小车上的动能转换为电能储存于超级电容储能装置中；

通过所述直线电机回收的能量可表示为：