本技術(shù)涉及物理儲(chǔ)能，具體涉及一種重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置。

背景技術(shù)：

1、由于發(fā)電端與用戶端在時(shí)間序列上存在供需不平衡，形成用電峰谷；風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源具有間歇性、波動(dòng)性等特征，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成不同程度的沖擊。同時(shí)，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，對(duì)電網(wǎng)峰谷調(diào)節(jié)也提出了更高的要求。儲(chǔ)能技術(shù)是解決電力生產(chǎn)與需求波動(dòng)的峰谷差問(wèn)題的有效手段，還可以減少新能源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高電力系統(tǒng)供電的可靠性。

2、國(guó)家政策方面，2022年國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局等9部門聯(lián)合印發(fā)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》，《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，地方上已有20多個(gè)省市自治區(qū)對(duì)可再生能源發(fā)電的存儲(chǔ)提出了具體要求。新時(shí)代，電力系統(tǒng)的高質(zhì)量發(fā)展離不開新型儲(chǔ)能技術(shù)，儲(chǔ)能設(shè)施的高速發(fā)展是實(shí)現(xiàn)雙碳達(dá)峰的必由之路。

3、物理儲(chǔ)能相對(duì)應(yīng)化學(xué)儲(chǔ)能，在環(huán)保性、安全性，充放電深度、放電倍率及充放電速率方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，其中重力儲(chǔ)能技術(shù)是一種常見(jiàn)的物理儲(chǔ)能的方式，目前，重力儲(chǔ)能系統(tǒng)面臨的問(wèn)題是能量釋放難度高，能量轉(zhuǎn)化率低，受地形地質(zhì)條件限制大等問(wèn)題。如抽水蓄能，需要修建上下水庫(kù)，要有天然的地形高差等條件才可以建造，且能量轉(zhuǎn)化效率仍不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的重力儲(chǔ)能系統(tǒng)受地形地質(zhì)條件限制大，儲(chǔ)能量級(jí)不適合用戶端，且能量轉(zhuǎn)化率較低的缺陷，從而提供集成程度高，適合不同場(chǎng)地條件，可適合在發(fā)電端、電網(wǎng)段、用戶端的一種重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置，可快速轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的成套設(shè)備，有望成為“新型基礎(chǔ)設(shè)施”的配套組成部分。

2、根據(jù)本實(shí)用新型提供的一種重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置，包括：

3、壓力筒，用于垂直連接于地面或地下基礎(chǔ)；

4、柱塞配重塊，沿垂向滑動(dòng)密封連接在所述儲(chǔ)能壓力缸內(nèi)；所述儲(chǔ)能壓力缸位于所述柱塞配重塊的底端面與所述儲(chǔ)能壓力缸的內(nèi)底面及立面之間的部分形成壓力腔；

5、充液組件，與所述壓力腔連通，且用于向所述壓力腔內(nèi)充入液體，并抬升所述柱塞配重塊；

6、能量轉(zhuǎn)換組件，與所述壓力腔連通；在釋能階段，所述能量轉(zhuǎn)換組件由所述壓力腔排出的液體驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

7、根據(jù)本實(shí)用新型的一種重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置，至少具有如下技術(shù)效果：

8、1.通過(guò)將柱塞配重塊沿垂向滑動(dòng)密封連接在儲(chǔ)能壓力缸內(nèi)，且壓力腔分別連通有充液組件和能量轉(zhuǎn)換組件；在儲(chǔ)能階段，充液組件向壓力腔內(nèi)充入液體進(jìn)行增壓，使得壓力腔的空間增大的同時(shí)抬升柱塞配重塊至設(shè)定的高度位置后，斷開充液組件與壓力腔的連通通道，以存儲(chǔ)重力勢(shì)能；在釋能階段，將能量轉(zhuǎn)換組件與壓力腔的通道連通，柱塞配重塊沿垂向下降釋放重力勢(shì)能擠壓壓力腔內(nèi)的液體排出至能量轉(zhuǎn)換組件處，并驅(qū)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換組件轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，且在整個(gè)釋能階段，依靠液體作為介質(zhì)，液體相對(duì)于氣體不易被壓縮，可獲得相對(duì)于氣體較高的能量密度，能量釋放難度較小，使得柱塞配重塊靠重力下降的過(guò)程中擠壓液體從壓力腔內(nèi)連續(xù)流出，形成穩(wěn)定的壓力流，壓力流可驅(qū)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換組件連續(xù)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，提高能量轉(zhuǎn)化率。

9、2.本裝置的儲(chǔ)能動(dòng)作和釋能動(dòng)作是在垂直連接于地面上的儲(chǔ)能壓力缸內(nèi)進(jìn)行，受地形地質(zhì)條件限制??；且通過(guò)充液組件來(lái)抬升柱塞配重塊，可以省去結(jié)構(gòu)復(fù)雜且承重要求高的機(jī)械傳動(dòng)組件，降低了本裝置的復(fù)雜程度，提高本裝置的可靠性。

10、3.本裝置通過(guò)充液組件實(shí)現(xiàn)在地面上垂向提升柱塞配重塊以儲(chǔ)能，且柱塞配重塊在儲(chǔ)能壓力缸內(nèi)靠重力下降以釋能，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，安全系數(shù)高，且能夠連續(xù)釋能，輸出功率穩(wěn)定。

11、優(yōu)選地，所述充液組件包括液體箱，所述液體箱通過(guò)第一管道連通所述壓力腔，所述第一管道上設(shè)置有第一水泵和第一閥門，所述第一水泵用于將所述液體箱內(nèi)的液體輸送至所述壓力腔內(nèi)；所述第一閥門用于控制所述第一管道的通斷。

12、優(yōu)選地，所述能量轉(zhuǎn)換組件包括有第一水輪機(jī)，所述第一水輪機(jī)設(shè)置在所述第一管道上，所述第一水泵和所述第一水輪機(jī)設(shè)置為一體形成水泵水輪機(jī)。

13、優(yōu)選地，所述第一水泵位于所述第一閥門朝向所述液體箱的一側(cè)。

14、優(yōu)選地，所述能量轉(zhuǎn)換組件包括與所述壓力腔連通的第二管道，所述第二管道上設(shè)置有第二閥門和第二水輪機(jī)，所述第二閥門用于控制第二管道的通斷，所述第二水輪機(jī)用于供所述壓力腔內(nèi)排出的液體流過(guò)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

15、優(yōu)選地，所述第二水輪機(jī)位于所述第二閥門背離所述壓力腔的一側(cè)；

16、和/或，所述充液組件包括液體箱，所述液體箱通過(guò)第一管道連通所述壓力腔，所述第一管道上設(shè)置有第二水泵和第一閥門，所述第二水泵用于將所述液體箱內(nèi)的液體輸送至所述壓力腔內(nèi)；所述第一閥門用于控制所述第一管道的通斷。

17、優(yōu)選地，所述柱塞配重塊與所述儲(chǔ)能壓力缸的滑動(dòng)密封連接處設(shè)置有密封組件。

18、優(yōu)選地，所述柱塞配重塊的頂端延伸至所述儲(chǔ)能壓力缸外，所述柱塞配重塊延伸至所述儲(chǔ)能壓力缸外的部分側(cè)壁上設(shè)置有第一配重件。

19、優(yōu)選地，所述第一配重件可拆卸吊掛在所述柱塞配重塊上。

20、優(yōu)選地，所述柱塞配重塊的頂端延伸至所述儲(chǔ)能壓力缸外并設(shè)置有第二配重件，所述柱塞配重塊沿垂向落在水平面的投影落在所述第二配重件沿垂向落在水平面的投影范圍內(nèi)。

21、本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置，其特征在于，所述充液組件包括液體箱(31)，所述液體箱(31)通過(guò)第一管道(32)連通所述壓力腔(11)，所述第一管道(32)上設(shè)置有第一水泵和第一閥門(34)，所述第一水泵用于將所述液體箱(31)內(nèi)的液體輸送至所述壓力腔(11)內(nèi)；所述第一閥門(34)用于控制所述第一管道(32)的通斷。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)換組件包括有第一水輪機(jī)，所述第一水輪機(jī)設(shè)置在所述第一管道(32)上，所述第一水泵和所述第一水輪機(jī)設(shè)置為一體形成水泵水輪機(jī)(35)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置，其特征在于，所述第一水泵位于所述第一閥門(34)朝向所述液體箱(31)的一側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)換組件包括與所述壓力腔(11)連通的第二管道(42)，所述第二管道(42)上設(shè)置有第二閥門(43)和第二水輪機(jī)(41)，所述第二閥門(43)用于控制第二管道(42)的通斷，所述第二水輪機(jī)(41)用于供所述壓力腔(11)內(nèi)排出的液體流過(guò)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置，其特征在于，所述第二水輪機(jī)(41)位于所述第二閥門(43)背離所述壓力腔(11)的一側(cè)；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置，其特征在于，所述柱塞配重塊(21)與所述儲(chǔ)能壓力缸(1)的滑動(dòng)密封連接處設(shè)置有密封組件(22)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置，其特征在于，所述柱塞配重塊(21)的頂端延伸至所述儲(chǔ)能壓力缸(1)外，所述柱塞配重塊(21)延伸至所述儲(chǔ)能壓力缸(1)外的部分側(cè)壁上設(shè)置有第一配重件(23)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置，其特征在于，所述第一配重件(23)可拆卸吊掛在所述柱塞配重塊(21)上。

10.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的一種重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置，其特征在于，所述柱塞配重塊(21)的頂端延伸至所述儲(chǔ)能壓力缸(1)外并設(shè)置有第二配重件(24)，所述柱塞配重塊(21)沿垂向落在水平面的投影落在所述第二配重件(24)沿垂向落在水平面的投影范圍內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置，包括儲(chǔ)能壓力缸和柱塞配重塊，儲(chǔ)能壓力缸用于垂直連接于地面或地下基礎(chǔ)；柱塞配重塊沿垂向滑動(dòng)密封連接在儲(chǔ)能壓力缸內(nèi)；儲(chǔ)能壓力缸內(nèi)位于柱塞配重塊的底端面與儲(chǔ)能壓力缸的內(nèi)底面及立面之間的部分形成壓力腔；壓力腔連通有充液組件，充液組件用于向壓力腔內(nèi)充入液體，且抬升柱塞配重塊，以實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存；壓力腔還連通有能量轉(zhuǎn)換組件，在釋能階段，能量轉(zhuǎn)換組件由壓力腔排出的液體驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。本技術(shù)的重力儲(chǔ)能及能量釋放裝置受地形地質(zhì)條件限制?。磺彝ㄟ^(guò)充液組件來(lái)抬升柱塞配重塊，可以省去結(jié)構(gòu)復(fù)雜且承重要求高的機(jī)械傳動(dòng)組件，降低了裝置的復(fù)雜程度，提高裝置的可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭迪,鐘嚴(yán)鋼,劉尚亮,張慶國(guó)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中設(shè)建咨國(guó)際工程顧問(wèn)（北京）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240315
技術(shù)公布日：2024/11/14