1.本發(fā)明涉及能源發(fā)電領域，尤其涉及一種重力儲能系統(tǒng)。

背景技術：

2.近年來，隨著各種化石能源儲量的不斷減少，加之全球變暖等環(huán)境因素的不斷加劇，能源替代問題以及環(huán)境問題引起了人們的極大關注。為實現全球范圍內碳的近零排放，需要大力發(fā)展水能、風能、太陽能等可再生能源。

3.但是，受自然環(huán)境的影響，可再生能源發(fā)電不穩(wěn)定，現有用于可再生能源的儲能系統(tǒng)進行能量儲存與釋放的成本過高，影響后續(xù)的并網輸送和水電消納，整個系統(tǒng)的經濟性較差。

技術實現要素：

4.基于以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種重力儲能系統(tǒng)，能夠以較低的成本儲能，提高整個系統(tǒng)的經濟性。

5.為達上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

6.一種重力儲能系統(tǒng)，包括：

7.若干個質量單元；

8.第一儲存模塊，用于存放釋放能量后的所述質量單元；

9.第二儲存模塊，設置于所述第一儲存模塊的上方，所述第二儲存模塊用于存放已存儲能量的所述質量單元；

10.提升模塊，用于將所述第一儲存模塊的釋放能量后的所述質量單元提升至所述第二儲存模塊，以使所述質量單元完成能量存儲；

11.發(fā)電模塊，當已存儲能量的所述質量單元從所述第二儲存模塊降落至所述第一儲存模塊釋放能量時，所述發(fā)電模塊用于與所述質量單元進行能量交換，以使所述質量單元的重力勢能轉換為所述發(fā)電模塊的電能。

12.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述第一儲存模塊包括若干個第一輸送架，每個所述第一輸送架上均設置有可轉動的第一主動輥，所述第一主動輥用于帶動所述質量單元在所述第一輸送架上移動；所述第二儲存模塊包括若干個第二輸送架，每個所述第二輸送架上均設置有可轉動的第二主動輥，所述第二主動輥用于帶動所述質量單元在所述第二輸送架上移動。

13.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，每個所述第一輸送架上均還設置有第一從動輥，相鄰兩個所述第一主動輥之間設置有若干個所述第一從動輥；每個所述第二輸送架上均還設置有第二從動輥，相鄰兩個所述第二主動輥之間設置有若干個所述第二從動輥。

14.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述第一主動輥、所述第二主動輥、所述第一從動輥和所述第二從動輥分別沿軸向間隔設置有至少兩個，沿軸向相鄰的兩個所述第

一主動輥之間、兩個所述第二主動輥之間、兩個所述第一從動輥之間、兩個所述第二從動輥之間均設置有用于避讓所述提升模塊的避讓槽。

15.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述質量單元的重心位于相鄰的所述第一主動輥和所述第一從動輥之間；和/或，所述質量單元的重心位于相鄰的兩個所述第一從動輥之間；和/或，所述質量單元的重心位于相鄰的所述第二主動輥和所述第二從動輥之間；和/或，所述質量單元的重心位于相鄰的兩個所述第二從動輥之間。

16.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，每個所述第一輸送架上均還設置有第一導向輥，所述第一導向輥與所述質量單元滾動連接；每個所述第二輸送架上均還設置有第二導向輥，所述第二導向輥與所述質量單元滾動連接。

17.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，若干個所述第一輸送架和若干個所述第二輸送架的長度均相等；或者，若干個所述第一輸送架和若干個所述第二輸送架的長度自下至上依次減小。

18.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述提升模塊和/或所述發(fā)電模塊包括吊鉤結構，所述質量單元上設置有卡槽，所述吊鉤結構包括伸縮機構；所述伸縮機構能夠在重力作用下卡入所述卡槽，以鎖定所述吊鉤結構和所述質量單元；所述伸縮機構還能夠在外力作用下脫離所述卡槽，以解鎖所述吊鉤結構和所述質量單元。

19.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述吊鉤結構還包括殼體，所述伸縮機構能夠在重力作用下伸出所述殼體，并卡入所述卡槽；所述伸縮機構還能夠在外力作用下縮回所述殼體內，并脫離所述卡槽。

20.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述伸縮機構包括支架、觸發(fā)桿、連接桿和鎖止塊，所述觸發(fā)桿滑動設置于所述支架上，所述鎖止塊轉動設置于所述支架上，所述連接桿的一端與所述觸發(fā)桿轉動連接，另一端與所述鎖止塊轉動連接，所述鎖止塊能夠在重力作用下相對所述支架向外翻轉，以與所述卡槽卡接，所述觸發(fā)桿能夠通過所述連接桿帶動所述鎖止塊相對所述支架向內翻轉，以使所述鎖止塊與所述卡槽脫離。

21.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述卡槽包括相連通的導向槽和限位槽，所述鎖止塊在所述導向槽的導向作用下能夠相對所述支架向內翻轉，以使所述伸縮機構伸入所述限位槽內，所述鎖止塊能夠在重力作用下相對所述支架向外翻轉，以與所述限位槽卡接。

22.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，還包括轉向單元，所述轉向單元用于改變所述質量單元在所述第一儲存模塊或所述第二儲存模塊上的輸送方向。

23.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述轉向單元包括第一轉向輥、第二轉向輥和基座，所述基座設置在所述第一儲存模塊和/或所述第二儲存模塊上，所述第一轉向輥和所述第二轉向輥的排布方向垂直，所述質量單元能夠在所述第一轉向輥上沿第一方向輸送，轉向時，所述第一轉向輥停止，所述第二轉向輥啟動，使得所述質量單元沿第二方向輸送；

24.或者，所述轉向單元包括第一轉向輥、基座和轉向座，所述基座設置在所述第一儲存模塊和/或所述第二儲存模塊上，所述轉向座可轉動地設置在所述基座上，若干個所述第一轉向輥平行分布在所述轉向座上，通過所述第一轉向輥輸送所述質量單元，轉向時，轉動所述轉向座能夠使所述第一轉向輥轉向，以實現所述質量單元輸送方向的轉向。

25.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述提升模塊包括第一軌道、第一提升機和第一牽引纜繩，所述第一提升機滑動設置于所述第一軌道上，所述第一牽引纜繩懸掛于所述第一提升機的輸出端。

26.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述提升模塊包括第一運輸箱、第一提升機和第一牽引纜繩，所述第一運輸箱用于接收所述第一儲存模塊的所述質量單元，所述第一提升機能夠通過所述第一牽引纜繩提升所述第一運輸箱由所述第一儲存模塊至所述第二儲存模塊。

27.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述第一運輸箱還用于推送所述質量單元至所述第二儲存模塊上。

28.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述發(fā)電模塊包括第二軌道、第二提升機和第二牽引纜繩，所述第二提升機滑動設置于所述第二軌道上，所述第二牽引纜繩懸掛于所述第二提升機的輸出端。

29.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述發(fā)電模塊包括第二運輸箱、第二提升機和第二牽引纜繩，所述第二運輸箱用于接收所述第二儲存模塊的所述質量單元，所述第二提升機能夠通過所述第二牽引纜繩降落所述第二運輸箱由所述第二儲存模塊至所述第一儲存模塊。

30.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述第二運輸箱還用于推送所述質量單元至所述第一儲存模塊上。

31.作為本發(fā)明的重力儲能系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述提升模塊和所述發(fā)電模塊為一體式模塊；所述一體式模塊包括軌道、提升機和牽引纜繩，所述提升機滑動設置于所述軌道上，所述提升機能夠通過所述牽引纜繩提升或降落所述質量單元；或者，所述一體式模塊包括運輸箱、提升機和牽引纜繩，所述提升機能夠通過所述牽引纜繩提升或降落所述運輸箱，所述運輸箱用于容納所述質量單元。

32.本發(fā)明的有益效果為：

33.本發(fā)明提供的重力儲能系統(tǒng)，通過第一儲存模塊存放釋放能量后的質量單元，通過第二儲存模塊存放已存儲能量的質量單元，通過提升模塊將第一儲存模塊的釋放能量后的質量單元提升至第二儲存模塊，以使質量單元完成能量存儲，當已存儲能量的質量單元從第二儲存模塊降落至第一儲存模塊釋放能量時，通過發(fā)電模塊與質量單元進行能量交換，以使質量單元的重力勢能轉換為發(fā)電模塊的電能，從而利用重力勢能進行能量的存儲和釋放，以較低的成本進行儲能，提高了整個系統(tǒng)的經濟性。

附圖說明

34.為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對本發(fā)明實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據本發(fā)明實施例的內容和這些附圖獲得其他的附圖。

35.圖1是本發(fā)明具體實施方式提供的第一種結構形式的重力儲能系統(tǒng)在儲能前的結構示意圖；

36.圖2是本發(fā)明具體實施方式提供的第一種結構形式的重力儲能系統(tǒng)在儲能中的結

構示意圖；

37.圖3是本發(fā)明具體實施方式提供的第一種結構形式的重力儲能系統(tǒng)在儲能后的結構示意圖；

38.圖4是本發(fā)明具體實施方式提供的重力儲能系統(tǒng)中的機架的結構示意圖；

39.圖5是本發(fā)明具體實施方式提供的重力儲能系統(tǒng)中的機架的俯視示意圖；

40.圖6是本發(fā)明具體實施方式提供的第二種結構形式的重力儲能系統(tǒng)在儲能前的結構示意圖；

41.圖7是本發(fā)明具體實施方式提供的第二種結構形式的重力儲能系統(tǒng)在儲能中的結構示意圖；

42.圖8是本發(fā)明具體實施方式提供的第二種結構形式的重力儲能系統(tǒng)在儲能后的結構示意圖；

43.圖9是本發(fā)明具體實施方式提供的第二種結構形式的重力儲能系統(tǒng)中第一儲存模塊(或第二儲存模塊)的部分結構的俯視示意圖；

44.圖10是本發(fā)明具體實施方式提供的第三種結構形式的重力儲能系統(tǒng)在儲能前的結構示意圖；

45.圖11是本發(fā)明具體實施方式提供的第三種結構形式的重力儲能系統(tǒng)在儲能中的結構示意圖；

46.圖12是本發(fā)明具體實施方式提供的第三種結構形式的重力儲能系統(tǒng)在儲能后的結構示意圖；

47.圖13是本發(fā)明具體實施方式提供的重力儲能系統(tǒng)中質量單元和吊鉤結構的結構示意圖；

48.圖14是本發(fā)明具體實施方式提供的重力儲能系統(tǒng)中第一儲存模塊(或第二儲存模塊)、質量單元和第一種結構形式的轉向單元的俯視圖；

49.圖15是本發(fā)明具體實施方式提供的重力儲能系統(tǒng)中第一儲存模塊(或第二儲存模塊)、質量單元和第一種結構形式的轉向單元(部分轉向單元承載質量單元時)的俯視圖；

50.圖16是本發(fā)明具體實施方式提供的重力儲能系統(tǒng)中第一種結構形式的轉向單元的俯視圖；

51.圖17是本發(fā)明具體實施方式提供的重力儲能系統(tǒng)中第二種結構形式的轉向單元的俯視圖。

52.圖中：

53.1-第一儲存模塊；2-第二儲存模塊；3-提升模塊；4-發(fā)電模塊；5-質量單元；

54.6-吊鉤結構；7-轉向單元；8-機架；

55.11-第一輸送架；12-第一主動輥；13-第一從動輥；14-第一導向輥；15-避讓槽；

[0056][0057]

21-第二輸送架；22-第二主動輥；23-第二從動輥；24-第二導向輥；

[0058]

31-第一軌道；32-第一提升機；33-第一牽引纜繩；34-第一運輸箱；341-第一推送輥；

[0059][0060]

41-第二軌道；42-第二提升機；43-第二牽引纜繩；44-第二運輸箱；441-第二推送

輥；

[0061][0062]

51-卡槽；511-導向槽；512-限位槽；

[0063]

61-殼體；62-伸縮機構；621-支架；622-觸發(fā)桿；623-連接桿；624-鎖止塊；

[0064]

71-第一轉向輥；72-第二轉向輥；73-基座；74-轉向座；

[0065]

81-豎柱；82-橫梁；83-輥子支座；84-減震墊。

具體實施方式

[0066]

為使本發(fā)明解決的技術問題、采用的技術方案和達到的技術效果更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施例的技術方案作進一步的詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

[0067]

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。其中，術語“第一位置”和“第二位置”為兩個不同的位置。

[0068]

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

[0069]

如圖1至圖17所示，本實施例提供一種重力儲能系統(tǒng)，該重力儲能系統(tǒng)包括第一儲存模塊1、第二儲存模塊2、提升模塊3、發(fā)電模塊4和若干個質量單元5。第一儲存模塊1用于存放釋放能量后的質量單元5，第二儲存模塊2設置于第一儲存模塊1的上方，第二儲存模塊2用于存放已存儲能量的質量單元5。提升模塊3用于將第一儲存模塊1的釋放能量后的質量單元5提升至第二儲存模塊2，以使質量單元5完成能量存儲。當已存儲能量的質量單元5從第二儲存模塊2降落至第一儲存模塊1釋放能量時，發(fā)電模塊4用于與質量單元5進行能量交換，以使質量單元5的重力勢能轉換為發(fā)電模塊4的電能，從而利用重力勢能進行能量的存儲和釋放，以較低的成本進行儲能，提高了整個系統(tǒng)的經濟性。

[0070]

具體地，第一儲存模塊1可以包括若干個第一輸送架11，每個第一輸送架11上均設置有可轉動的第一主動輥12，第一主動輥12用于帶動質量單元5在第一輸送架11上移動。第一主動輥12可以通過電機等驅動方式進行驅動，第一主動輥12可以設置若干個，并通過同步帶保持同步轉動。若干個第一輸送架11可以沿高度方向排布，第一輸送架11可以水平設置，若干個第一主動輥12沿水平方向排布于第一輸送架11上，方便沿水平方向穩(wěn)定輸送質量單元5，使質量單元5由第一輸送架11靠近提升模塊3的一端移動至第一輸送架11靠近發(fā)電模塊4的一端。

[0071]

可選地，每個第一輸送架11上均還設置有第一從動輥13，相鄰兩個第一主動輥12

之間設置有若干個第一從動輥13，從而保證了質量單元5在第一輸送架11上移動時始終與第一主動輥12和/或第一從動輥13滾動接觸，減小了摩擦阻力，降低了能量消耗和輸送成本。

[0072]

為了防止質量單元5在第一輸送架11上偏離預設的移動路線，可選地，每個第一輸送架11上均還設置有第一導向輥14，第一導向輥14與質量單元5滾動連接，第一導向輥14可以設置在質量單元5預設的移動路線的兩側，對質量單元5進行限位和導向。

[0073]

第二儲存模塊2的結構和工作原理可以與第一儲存模塊1相同。第二儲存模塊2包括若干個第二輸送架21，每個第二輸送架21上均設置有可轉動的第二主動輥22，第二主動輥22用于帶動質量單元5在第二輸送架21上移動。第二主動輥22可以通過電機等驅動方式進行驅動，第二主動輥22可以設置若干個，并通過同步帶保持同步轉動。若干個第二輸送架21可以沿高度方向排布，第二輸送架21可以水平設置，若干個第二主動輥22沿水平方向排布于第二輸送架21上，方便沿水平方向穩(wěn)定輸送質量單元5，使質量單元5由第二輸送架21靠近提升模塊3的一端移動至第二輸送架21靠近發(fā)電模塊4的一端。

[0074]

每個第二輸送架21上均還設置有第二從動輥23，相鄰兩個第二主動輥22之間設置有若干個第二從動輥23，從而保證了質量單元5在第二輸送架21上移動時始終與第二主動輥22和/或第二從動輥23滾動接觸，減小了摩擦阻力，降低了能量消耗和輸送成本。每個第二輸送架21上均還設置有第二導向輥24，第二導向輥24與質量單元5滾動連接，第二導向輥24可以設置在質量單元5預設的移動路線的兩側，對質量單元5進行限位和導向，從而防止質量單元5在第二輸送架21上偏離預設的移動路線。

[0075]

如圖1至圖3所示，若干個第一輸送架11和若干個第二輸送架21的長度可以自下至上依次減小，若干個第一輸送架11和若干個第二輸送架21整體可以呈梯形分布。第一輸送架11可以設置兩個，并呈兩層分布，第一層的第一輸送架11可以同時放置13個質量單元5，第二層的第一輸送架11可以同時放置11個質量單元5。第二輸送架21可以設置四個，并呈四層分布，第一層的第二輸送架21可以同時放置9個質量單元5，第二層的第二輸送架21可以同時放置7個質量單元5，第三層的第二輸送架21可以同時放置5個質量單元5，第四層的第二輸送架21可以同時放置3個質量單元5。因此，兩個第一輸送架11可以放置的質量單元5的數量總和與四個第二輸送架21可以放置的質量單元5的數量總和相同，提高了空間利用率，減少了占地面積。

[0076]

需要說明的是，圖1至圖3僅示出了一個維度上的第一輸送架11和第二輸送架21，在實際應用時，可以對第一輸送架11和第二輸送架21進行與圖1至圖3所示平面垂直的維度上的延伸拓展。也就是說，第一儲存模塊1可以包括多排且多層第一輸送架11，第二儲存模塊2可以包括多排且多層第二輸送架21?？梢岳斫獾氖?，提升模塊3、發(fā)電模塊4和質量單元5也需對應擴展設置相應的數量。

[0077]

如圖4和圖5所示，機架8包括豎柱81和橫梁82，豎柱81采用純鋼結構或者鋼結構與混凝土的混合結構，橫梁82采用鋼結構，以h型鋼、工字鋼為主。為消除熱脹冷縮帶來的應力破壞，橫梁82與豎柱81之間采用螺栓連接，并預留變形伸縮空間量。

[0078]

為增大第一主動輥12、第一從動輥13、第二主動輥22和第二從動輥23的抗彎能力，第一主動輥12、第一從動輥13、第二主動輥22和第二從動輥23均采用中空結構。第一主動輥12、第一從動輥13、第二主動輥22和第二從動輥23的兩端分別通過輥子支座83架設在橫梁

82上，輥子支座83下方設有減震墊84，用于緩沖消除質量單元5輸送過程中產生的沖擊、振動，維持該重力儲能系統(tǒng)的平衡。第一導向輥14和第二導向輥24后方設有電源線，電源線較第一導向輥14和第二導向輥24遠離質量單元5，并增設外部防護，防止電源線損壞。

[0079]

為滿足該重力儲能系統(tǒng)運行后的檢修需求，第一儲存模塊1和第二儲存模塊2的層與層之間的高度有一定距離要求，既能保證質量單元5通過，又要保證維護人員能到達檢修點。第一主動輥12、第一從動輥13、第二主動輥22和第二從動輥23在布置時，應保證質量單元5的重心落在與質量單元5接觸的兩個輥子支點內，防止質量單元5發(fā)生傾斜側翻。也就是說，質量單元5的重心位于相鄰的第一主動輥12和第一從動輥13之間；和/或，質量單元5的重心位于相鄰的兩個第一從動輥13之間；和/或，質量單元5的重心位于相鄰的第二主動輥22和第二從動輥23之間；和/或，質量單元5的重心位于相鄰的兩個第二從動輥23之間。

[0080]

如圖6至圖8所示，若干個第一輸送架11和若干個第二輸送架21的長度也可以均相等。需要說明的是，當提升模塊3與第一從動輥13干涉時，如圖9所示，第一從動輥13可以間隔設置兩個，兩個第一從動輥13之間形成避讓提升模塊3的避讓槽15。也就是說，第一主動輥12、第二主動輥22、第一從動輥13和第二從動輥23分別沿軸向間隔設置有至少兩個，沿軸向相鄰的兩個第一主動輥12之間、兩個第二主動輥22之間、兩個第一從動輥13之間、兩個第二從動輥23之間均設置有用于避讓提升模塊3的避讓槽15。在其他實施例中，也可以結合上述兩種方式進行合理的組合，以適應現場具體場景的應用需求。另外，在另一些實施例中，若干個第一輸送架11和若干個第二輸送架21的長度可以既不自下至上依次減小，也不相等，根據現場應用場景空間而定，在此不作限定。

[0081]

可以理解的是，該重力儲能系統(tǒng)可以僅采用第一種結構形式的第一輸送架11和第二輸送架21(如圖1至圖3所示)的排布，或僅采用第二種結構形式的第一輸送架11和第二輸送架21(如圖6至圖8所示)的排布，或僅采用第三種結構形式的第一輸送架11和第二輸送架21(如圖10至圖12所示)的排布。該重力儲能系統(tǒng)還可以根據實際應用場景對上述第一種結構形式、第二種結構形式和第三種結構形式的第一輸送架11和第二輸送架21進行自由組合排布即可，在此不作限定。

[0082]

如圖1至圖9所示，提升模塊3可以包括第一軌道31、第一提升機32和第一牽引纜繩33，第一提升機32滑動設置于第一軌道31上，第一牽引纜繩33懸掛于第一提升機32的輸出端。該重力儲能系統(tǒng)還包括機架8，第一軌道31可以沿水平方向設置于機架8上，方便調節(jié)第一提升機32的水平位置，具體可以通過帶驅動電機的移動基座73實現第一提升機32在第一軌道31上的位置調節(jié)。通過第一提升機32調節(jié)第一牽引纜繩33末端的質量單元5的高度位置，從而實現質量單元5的高度調節(jié)和水平位置調節(jié)。

[0083]

或者，如圖10至圖12所示，提升模塊3也可以包括第一運輸箱34、第一提升機32和第一牽引纜繩33，第一運輸箱34用于接收第一儲存模塊1的質量單元5，第一提升機32能夠通過第一牽引纜繩33提升第一運輸箱34由第一儲存模塊1至第二儲存模塊2，第一運輸箱34還用于推送質量單元5至第二儲存模塊2上。采用第一運輸箱34，可以保證提升質量單元5過程中的安全性，為方便接收和推送質量單元5，第一運輸箱34內設置有可轉動的第一推送輥341。

[0084]

如圖1至圖9所示，發(fā)電模塊4可以包括第二軌道41、第二提升機42和第二牽引纜繩43，第二提升機42滑動設置于第二軌道41上，第二牽引纜繩43懸掛于第二提升機42的輸出

端。第二軌道41可以沿水平方向設置于機架8上，方便調節(jié)第二提升機42的水平位置，具體可以通過帶驅動電機的移動基座73實現第二提升機42在第二軌道41上的位置調節(jié)。通過第二提升機42調節(jié)第二牽引纜繩43末端的質量單元5的高度位置，從而實現質量單元5的高度調節(jié)和水平位置調節(jié)，在質量單元5降落時，質量單元5通過第二牽引纜繩43帶動第二提升機42的電機轉動，實現發(fā)電功能，使得質量單元5的重力勢能轉換為第二提升機42的電能。

[0085]

或者，如圖10至圖12所示，發(fā)電模塊4也可以包括第二運輸箱44、第二提升機42和第二牽引纜繩43，第二運輸箱44用于接收第二儲存模塊2的質量單元5，第二提升機42能夠通過第二牽引纜繩43降落第二運輸箱44由第二儲存模塊2至第一儲存模塊1，第二運輸箱44還用于推送質量單元5至第一儲存模塊1上。采用第二運輸箱44，可以保證降落質量單元5過程中的安全性，為方便接收和推送質量單元5，第二運輸箱44內設置有可轉動的第二推送輥441。

[0086]

需要說明的是，第一提升機32包括第一電能轉換裝置和第一滾筒，第一電能轉換裝置用于帶動第一滾筒旋轉，第一滾筒與第一牽引纜繩33連接，第二提升機42包括第二電能轉換裝置和第二滾筒，第二電能轉換裝置用于帶動第二滾筒旋轉，第二滾筒與第二牽引纜繩43連接。第一電能轉換裝置和第二電能轉換裝置可以是發(fā)電機和電動機的組合，也可以是發(fā)電機和電動機集成為一體的永磁電機。

[0087]

發(fā)電機是指將其他形式的能源轉換成電能的機械設備，它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅動，將水流、氣流、燃料燃燒或原子核裂變產生的能量轉化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉換為電能。發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構造的一般原則是：用適當的導磁和導電材料構成互相進行電磁感應的磁路和電路，以產生電磁功率，達到能量轉換的目的。發(fā)電機通常由定子、轉子、端蓋及軸承等部件構成。定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結構件組成。轉子由轉子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風扇及轉軸等部件組成。由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子，轉子連接組裝起來，使轉子能在定子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產生了電流。

[0088]

電動機是把電能轉換成機械能的一種設備。它是利用通電線圈(也就是定子繞組)產生旋轉磁場并作用于轉子(如鼠籠式閉合鋁框)形成磁電動力旋轉扭矩。電動機按使用電源不同分為直流電動機和交流電動機，電力系統(tǒng)中的電動機大部分是交流電機，可以是同步電機或者是異步電機(電機定子磁場轉速與轉子旋轉轉速不保持同步速)。電動機主要由定子與轉子組成，通電導線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線(磁場方向)方向有關。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用，使電動機轉動。

[0089]

當第一電能轉換裝置作為電動機時，電動機通過轉子帶動第一滾筒，進而通過第一牽引纜繩33將能量暫存件由釋能位置提升至儲能位置；當第二電能轉換裝置作為發(fā)電機時，能量暫存件下降時通過第二牽引纜繩43帶動第二滾筒，進而通過轉子切割定子的磁場做功產生電能，能量暫存件的重力勢能最終轉換為發(fā)電機的電能。

[0090]

在特定條件下，發(fā)電機與電動機是可以互相轉換的。既可以作為電動機使用，也可以作為發(fā)電機使用。例如新能源汽車最常用的永磁電機就是一體的，可以驅動車輪也可以發(fā)電。這種電機就是既可以驅動車輛也可以發(fā)電的，裝在發(fā)動機上的bsg電機也是可逆的。定子線圈輸入三相電壓以后產生一個旋轉磁場，在同級排斥的作用下永磁轉子被動旋轉，

這時候就作為電動機使用。當永磁轉子在外界力量的作用下旋轉時，定子的三相項圈內就會感應出電流，這時候就作為發(fā)電機使用。但是兩個模式并不能同時工作，作為電動機使用時就不能作為發(fā)電機使用，作為發(fā)電機使用時就不能作為電動機使用。

[0091]

為了提高節(jié)電效果，減少制動過程的能量損耗，將減速能量回收反饋到電網，達到節(jié)能、環(huán)保的功效。第一電能轉換裝置和第二電能轉換裝置可以采用配備有四象限變頻器的永磁電機，四象限變頻器滿足各種工業(yè)應用需求，特別適用在起重提升設備等大慣量位能負載，設備的轉動慣量較大，從高速到低速的減速降幅較大，制動時間又較短，又要強力制動效果的場合或者需要長時重載電氣制動的場合。

[0092]

可以理解的是，提升模塊3和發(fā)電模塊4分別具有上述兩種可選的形式，提升模塊3和發(fā)電模塊4可以相同，也可以不同，根據實際應用場景進行自由組合即可。

[0093]

在另一實施例中，提升模塊3和發(fā)電模塊4可以為一體式模塊，一體式模塊具備兩種工作模式：提升模式和發(fā)電模式。一體式模塊可以包括軌道、提升機和牽引纜繩，提升機滑動設置于軌道上，提升機能夠通過牽引纜繩提升或降落質量單元5?；蛘撸惑w式模塊可以包括運輸箱、提升機和牽引纜繩，提升機能夠通過牽引纜繩提升或降落運輸箱，運輸箱用于容納質量單元5。當提升機作為電動機使用時，一體式模塊處于提升模式；當提升機作為發(fā)電機使用時，一體式模塊處于發(fā)電模式。如圖13所示，提升模塊3和/或發(fā)電模塊4還可以包括吊鉤結構6，吊鉤結構6可以與第一牽引纜繩33或第二牽引纜繩43連接，質量單元5上設置有卡槽51，吊鉤結構6包括殼體61和伸縮機構62。伸縮機構62能夠在重力作用下伸出殼體61，并卡入卡槽51，以鎖定吊鉤結構6和質量單元5；伸縮機構62還能夠在外力作用下縮回殼體61內，并脫離卡槽51，以解鎖吊鉤結構6和質量單元5。通過伸縮機構62，實現了吊鉤結構6與質量單元5的可拆卸快速連接，提高了作業(yè)效率。

[0094]

具體地，伸縮機構62可以包括支架621、觸發(fā)桿622、連接桿623和鎖止塊624，觸發(fā)桿622滑動設置于支架621上，鎖止塊624轉動設置于支架621上，連接桿623的一端與觸發(fā)桿622轉動連接，另一端與鎖止塊624轉動連接，鎖止塊624能夠在重力作用下相對支架621向外翻轉，以與卡槽51卡接，觸發(fā)桿622能夠通過連接桿623帶動鎖止塊624相對支架621向內翻轉，以使鎖止塊624與卡槽51脫離。鎖止塊624相對支架621向內翻轉時，殼體61和支架621可以組合形成一個閉合完整的外殼。

[0095]

進一步地，卡槽51可以包括相連通的導向槽511和限位槽512，鎖止塊624在導向槽511的導向作用下能夠相對支架621向內翻轉，以使伸縮機構62伸入限位槽512內，鎖止塊624能夠在重力作用下相對支架621向外翻轉，以與限位槽512卡接。導向槽511可以呈錐形，為通槽結構，限位槽512可以呈弧形，為盲槽結構，限位槽512的槽口大于導向槽511的下槽口，方便鎖止塊624與限位槽512卡接。

[0096]

如圖14和圖15所示，該重力儲能系統(tǒng)還可以包括轉向單元7，轉向單元7用于改變質量單元5在第一儲存模塊1或第二儲存模塊2上的輸送方向。如圖16所示，轉向單元7可以包括第一轉向輥71、第二轉向輥72和基座73，基座73設置在第一儲存模塊1和/或第二儲存模塊2上，第一轉向輥71和第二轉向輥72的排布方向垂直，質量單元5在第一轉向輥71上時，沿第一方向輸送，需要轉向時，第一轉向輥71停止，第二轉向輥72啟動，使得質量單元5沿第二方向輸送。如圖17所示，轉向單元7也可以包括第一轉向輥71、基座73和轉向座74，基座73設置在第一儲存模塊1和/或第二儲存模塊2上，轉向座74可轉動地設置在基座73上，若干個

第一轉向輥71平行分布在轉向座74上，通過第一轉向輥71輸送質量單元5，需要轉向時，通過轉動轉向座74，使第一轉向輥71轉向，實現質量單元5輸送方向的轉向。

[0097]

需要說明的是，整個重力儲能系統(tǒng)可以放置在一個封閉殼體內，以保護具備防塵防風防雨需求的內部零部件。

[0098]

本實施例提供的重力儲能系統(tǒng)，通過第一儲存模塊1存放釋放能量后的質量單元5，通過第二儲存模塊2存放已存儲能量的質量單元5，通過提升模塊3將第一儲存模塊1的釋放能量后的質量單元5提升至第二儲存模塊2，以使質量單元5完成能量存儲，當已存儲能量的質量單元5從第二儲存模塊2降落至第一儲存模塊1釋放能量時，通過發(fā)電模塊4與質量單元5進行能量交換，以使質量單元5的重力勢能轉換為發(fā)電模塊4的電能，從而利用重力勢能進行能量的存儲和釋放，以較低的成本進行儲能，提高了整個系統(tǒng)的經濟性。

[0099]

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發(fā)明不限于這里的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權利要求范圍決定。技術特征：

1.一種重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括：若干個質量單元(5)；第一儲存模塊(1)，用于存放釋放能量后的所述質量單元(5)；第二儲存模塊(2)，設置于所述第一儲存模塊(1)的上方，所述第二儲存模塊(2)用于存放已存儲能量的所述質量單元(5)；提升模塊(3)，用于將所述第一儲存模塊(1)的釋放能量后的所述質量單元(5)提升至所述第二儲存模塊(2)，以使所述質量單元(5)完成能量存儲；發(fā)電模塊(4)，當已存儲能量的所述質量單元(5)從所述第二儲存模塊(2)降落至所述第一儲存模塊(1)釋放能量時，所述發(fā)電模塊(4)用于與所述質量單元(5)進行能量交換，以使所述質量單元(5)的重力勢能轉換為所述發(fā)電模塊(4)的電能。2.根據權利要求1所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述第一儲存模塊(1)包括若干個第一輸送架(11)，每個所述第一輸送架(11)上均設置有可轉動的第一主動輥(12)，所述第一主動輥(12)用于帶動所述質量單元(5)在所述第一輸送架(11)上移動；所述第二儲存模塊(2)包括若干個第二輸送架(21)，每個所述第二輸送架(21)上均設置有可轉動的第二主動輥(22)，所述第二主動輥(22)用于帶動所述質量單元(5)在所述第二輸送架(21)上移動。3.根據權利要求2所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，每個所述第一輸送架(11)上均還設置有第一從動輥(13)，相鄰兩個所述第一主動輥(12)之間設置有若干個所述第一從動輥(13)；每個所述第二輸送架(21)上均還設置有第二從動輥(23)，相鄰兩個所述第二主動輥(22)之間設置有若干個所述第二從動輥(23)。4.根據權利要求3所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述第一主動輥(12)、所述第二主動輥(22)、所述第一從動輥(13)和所述第二從動輥(23)分別沿軸向間隔設置有至少兩個，沿軸向相鄰的兩個所述第一主動輥(12)之間、兩個所述第二主動輥(22)之間、兩個所述第一從動輥(13)之間、兩個所述第二從動輥(23)之間均設置有用于避讓所述提升模塊(3)的避讓槽(15)。5.根據權利要求3所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述質量單元(5)的重心位于相鄰的所述第一主動輥(12)和所述第一從動輥(13)之間；和/或，所述質量單元(5)的重心位于相鄰的兩個所述第一從動輥(13)之間；和/或，所述質量單元(5)的重心位于相鄰的所述第二主動輥(22)和所述第二從動輥(23)之間；和/或，所述質量單元(5)的重心位于相鄰的兩個所述第二從動輥(23)之間。6.根據權利要求2所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，每個所述第一輸送架(11)上均還設置有第一導向輥(14)，所述第一導向輥(14)與所述質量單元(5)滾動連接；每個所述第二輸送架(21)上均還設置有第二導向輥(24)，所述第二導向輥(24)與所述質量單元(5)滾動連接。7.根據權利要求2所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，若干個所述第一輸送架(11)和若干個所述第二輸送架(21)的長度均相等；或者，若干個所述第一輸送架(11)和若干個所述第二輸送架(21)的長度自下至上依次減小。8.根據權利要求1所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述提升模塊(3)和/或所述發(fā)電模塊(4)包括吊鉤結構(6)，所述質量單元(5)上設置有卡槽(51)，所述吊鉤結構(6)包括伸

縮機構(62)；所述伸縮機構(62)能夠在重力作用下卡入所述卡槽(51)，以鎖定所述吊鉤結構(6)和所述質量單元(5)；所述伸縮機構(62)還能夠在外力作用下脫離所述卡槽(51)，以解鎖所述吊鉤結構(6)和所述質量單元(5)。9.根據權利要求8所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述吊鉤結構(6)還包括殼體(61)，所述伸縮機構(62)能夠在重力作用下伸出所述殼體(61)，并卡入所述卡槽(51)；所述伸縮機構(62)還能夠在外力作用下縮回所述殼體(61)內，并脫離所述卡槽(51)。10.根據權利要求8所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述伸縮機構(62)包括支架(621)、觸發(fā)桿(622)、連接桿(623)和鎖止塊(624)，所述觸發(fā)桿(622)滑動設置于所述支架(621)上，所述鎖止塊(624)轉動設置于所述支架(621)上，所述連接桿(623)的一端與所述觸發(fā)桿(622)轉動連接，另一端與所述鎖止塊(624)轉動連接，所述鎖止塊(624)能夠在重力作用下相對所述支架(621)向外翻轉，以與所述卡槽(51)卡接，所述觸發(fā)桿(622)能夠通過所述連接桿(623)帶動所述鎖止塊(624)相對所述支架(621)向內翻轉，以使所述鎖止塊(624)與所述卡槽(51)脫離。11.根據權利要求10所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述卡槽(51)包括相連通的導向槽(511)和限位槽(512)，所述鎖止塊(624)在所述導向槽(511)的導向作用下能夠相對所述支架(621)向內翻轉，以使所述伸縮機構(62)伸入所述限位槽(512)內，所述鎖止塊(624)能夠在重力作用下相對所述支架(621)向外翻轉，以與所述限位槽(512)卡接。12.根據權利要求1所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，還包括轉向單元(7)，所述轉向單元(7)用于改變所述質量單元(5)在所述第一儲存模塊(1)或所述第二儲存模塊(2)上的輸送方向。13.根據權利要求12所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述轉向單元(7)包括第一轉向輥(71)、第二轉向輥(72)和基座(73)，所述基座(73)設置在所述第一儲存模塊(1)和/或所述第二儲存模塊(2)上，所述第一轉向輥(71)和所述第二轉向輥(72)的排布方向垂直，所述質量單元(5)能夠在所述第一轉向輥(71)上沿第一方向輸送，轉向時，所述第一轉向輥(71)停止，所述第二轉向輥(72)啟動，使得所述質量單元(5)沿第二方向輸送；或者，所述轉向單元(7)包括第一轉向輥(71)、基座(73)和轉向座(74)，所述基座(73)設置在所述第一儲存模塊(1)和/或所述第二儲存模塊(2)上，所述轉向座(74)可轉動地設置在所述基座(73)上，若干個所述第一轉向輥(71)平行分布在所述轉向座(74)上，通過所述第一轉向輥(71)輸送所述質量單元(5)，轉向時，轉動所述轉向座(74)能夠使所述第一轉向輥(71)轉向，以實現所述質量單元(5)輸送方向的轉向。14.根據權利要求1-13任一項所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述提升模塊(3)包括第一軌道(31)、第一提升機(32)和第一牽引纜繩(33)，所述第一提升機(32)滑動設置于所述第一軌道(31)上，所述第一牽引纜繩(33)懸掛于所述第一提升機(32)的輸出端。15.根據權利要求1-7、12、13任一項所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述提升模塊(3)包括第一運輸箱(34)、第一提升機(32)和第一牽引纜繩(33)，所述第一運輸箱(34)用于接收所述第一儲存模塊(1)的所述質量單元(5)，所述第一提升機(32)能夠通過所述第一牽引纜繩(33)提升所述第一運輸箱(34)由所述第一儲存模塊(1)至所述第二儲存模塊(2)。16.根據權利要求15所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述第一運輸箱(34)還用于推送所述質量單元(5)至所述第二儲存模塊(2)上。

17.根據權利要求1-13任一項所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電模塊(4)包括第二軌道(41)、第二提升機(42)和第二牽引纜繩(43)，所述第二提升機(42)滑動設置于所述第二軌道(41)上，所述第二牽引纜繩(43)懸掛于所述第二提升機(42)的輸出端。18.根據權利要求1-7、12、13任一項所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電模塊(4)包括第二運輸箱(44)、第二提升機(42)和第二牽引纜繩(43)，所述第二運輸箱(44)用于接收所述第二儲存模塊(2)的所述質量單元(5)，所述第二提升機(42)能夠通過所述第二牽引纜繩(43)降落所述第二運輸箱(44)由所述第二儲存模塊(2)至所述第一儲存模塊(1)。19.根據權利要求18所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述第二運輸箱(44)還用于推送所述質量單元(5)至所述第一儲存模塊(1)上。20.根據權利要求1-13任一項所述的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述提升模塊(3)和所述發(fā)電模塊(4)為一體式模塊；所述一體式模塊包括軌道、提升機和牽引纜繩，所述提升機滑動設置于所述軌道上，所述提升機能夠通過所述牽引纜繩提升或降落所述質量單元(5)；或者，所述一體式模塊包括運輸箱、提升機和牽引纜繩，所述提升機能夠通過所述牽引纜繩提升或降落所述運輸箱，所述運輸箱用于容納所述質量單元(5)。

技術總結

本發(fā)明涉及能源發(fā)電領域，公開一種重力儲能系統(tǒng)。所述重力儲能系統(tǒng)包括第一儲存模塊、第二儲存模塊、提升模塊、發(fā)電模塊和若干個質量單元，第一儲存模塊用于存放釋放能量后的質量單元；第二儲存模塊設置于第一儲存模塊的上方，第二儲存模塊用于存放已存儲能量的質量單元；提升模塊用于將第一儲存模塊的釋放能量后的質量單元提升至第二儲存模塊，以使質量單元完成能量存儲；當已存儲能量的質量單元從第二儲存模塊降落至第一儲存模塊釋放能量時，發(fā)電模塊用于與質量單元進行能量交換，以使質量單元的重力勢能轉換為發(fā)電模塊的電能。本發(fā)明利用重力勢能進行能量的存儲和釋放，以較低的成本進行儲能，提高了整個系統(tǒng)的經濟性。提高了整個系統(tǒng)的經濟性。提高了整個系統(tǒng)的經濟性。

技術研發(fā)人員：楊鑫 呂錫嘉 劉曉輝 姜蘇青

受保護的技術使用者：青島綠色發(fā)展研究院有限公司

技術研發(fā)日：2021.12.17

技術公布日：2023/5/30