[发明专利]一种重力发电与蓄能装置

说明书

本发明提出了一种重力发电与蓄能装置，减少了传统矿山或采石场对运输车辆和修路的投资和损耗，在完成矿石或者石料等物料运输的同时，将重力势能转化为电能，经逆变后输出到电网，在必要情况下，整个装置可以进入蓄能运行，满足大电网蓄能需求。装置包括：从山上装料点到平地卸料点的倾斜双线闭合轨道，分上行线和下行线，用以装卸物料的无动力运输车，车底装有金属导电板，或者车底本身就由金属导电板制造，可以称为车底导体板，沿轨道铺设的电磁绕组，用以接收电磁绕组发出电能并馈电到电网的逆变器等等。

技术领域

本发明涉及发电与蓄能技术领域，具体为一种重力发电与蓄能装置。

背景技术

矿山或者采石场在开采过程中，有大量的矿石或者石料从山上陆续用运输卡车运到平地，运输卡车下山过程中因为重力加速要连续刹车，将车辆和物料的重力势能用刹车片的摩擦耗散掉，刹车片会急剧升温和磨损，增加了运行成本和安全风险。因为车辆爬坡坡度的限制，道路会修得弯曲盘旋，延长了运行里程同时增加了修建道路的工程量和环境破坏度，运输卡车上山过程则纯属于能量消耗过程。可以看出，传统的矿山或采石过程存在巨大的能量浪费和环境破坏，如果把这部分重力势能利用起来进行发电，提高经济效益的同时降低对环境的破坏程度，意义重大。目前国内外也有相关重力势能进行发电利用的技术提出，如在车轴上安装能量回收发电机(参考专利：202110015415.6)，建设高塔用于发电(参考专利：202020554724.1)，牵引发电，将索道系统逆向运用(参考专利：202010100210.3)或者偏心轮发电(参考专利：201910767082.5)，等等，但以上这些都很有局限性，涉及到车辆的改造技术、成本及发电效率、能否向电网馈电、场景条件是否适合建设施工等实际问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有重力发电技术可实施性不足以及成本高、对实施场景条件要求比较苛刻等缺陷，提供一种重力发电与蓄能装置及方法，利用矿山或者采石场的矿石或石料的重力势能进行发电，这种重力发电装置利用磁悬浮直线电机技术，无动力运输车结构简单，下降过程中没有摩擦力，装置发电效率高，小车下降速度和发电功率可控，运送物料的同时兼具发电的功率，没有排放，绿色环保。必要情况下，该装置可以进入蓄能模式，就是装置从外电网吸收电能，驱动无动力运输车自下向上运动，将电能转化为无动力运输车的势能，在必要的情况下再以发电的模式将储能的能量释放出来，馈电到电网，起到对外电网能量调节的作用，改善电网电能质量，提高发电厂输出的电能利用率，降低发电厂装机容量上限。

本发明解决上述问题采用的技术方案为：

一种重力发电与蓄能装置，包括：从山上装料点到平地卸料点的倾斜双线闭合轨道1，分上行线和下行线，用以装卸物料的无动力运输车2，车底装有金属导电板，或者车底本身就由金属导电板制造，可以称为车底导体板3，和沿轨道铺设的电磁绕组4，用以接收电磁绕组4发出电能并馈电到电网的逆变器等等。

自高处向低处架设两条轨道1，分上行线和下行线，形成闭合回路，每条轨道有两根平行的钢轨，钢轨间铺设有电磁绕组4，电磁绕组由逆变器提供背景电流，无动力运输车2在高处的装料点装满物料沿下行线自上而下沿轨道1运行，车底的导体板中感应出的涡流与电磁绕组4相互作用，将无动力运输车2的运动动能转化为电能向外输出，以直线发电机状态运行，由逆变器调制以后，将电能输送到电网；无动力运输车到达卸料点后将物料卸下，空车沿上行线由电磁绕组4以直线电动机状态运回到装料点装料，如此往复。

下行线和上行线都运行在直线电动机状态，从电网吸收能量，将无动力运输车2从低处驱动到高处，将能量以重力势能的方式储存起来，起到蓄能的作用，再以上述直线发电机的状态将能量释放到电网。

逆变器通过调节电磁绕组4中的电流与车底导体板3涡流之间的相位差，使涡流和电磁绕组4中的电流产生的磁场相斥，实现无动力运输车2的磁悬浮运行。