用于具有高總能量效率的可回收電能的生態(tài)友好存儲(chǔ)的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于存儲(chǔ)大量可回收能量的具有高總能量效率的可靠的、對(duì)生態(tài)友好的并且活性的裝置，當(dāng)電網(wǎng)有豐富的和可用的電能時(shí)所述裝置使所述電網(wǎng)的電能被收集，并且當(dāng)所述電能用完時(shí)再分配所述電能到所述電網(wǎng)。所述裝置主要包括緊湊致密的壓載，所述壓載具有匹配的流體動(dòng)力和氣體動(dòng)力外形，以及適合保持與所述壓載在所述腔中的最大能量相對(duì)應(yīng)的能量的流動(dòng)腔，所述壓載能夠沿著流動(dòng)的主軸在所述腔中移動(dòng)，所述裝置進(jìn)一步包括能量收集和回收裝置以及控制裝置?；谠谒隽鲃?dòng)腔中的所述壓載的所述運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，限定和調(diào)整制動(dòng)系數(shù)和安全因子。根據(jù)本發(fā)明的所述裝置特別用于電能的存儲(chǔ)。
【專利說(shuō)明】用于具有高總能量效率的可回收電能的生態(tài)友好存儲(chǔ)的裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于電功率的綠色存儲(chǔ)的裝置和方法，該裝置和方法被用以從網(wǎng)絡(luò)收集和存儲(chǔ)電能，并且當(dāng)需要平衡供應(yīng)和需求時(shí)接著將此能量再分配到網(wǎng)絡(luò)。
[0002]本發(fā)明的目的主要是電能的收集、存儲(chǔ)和釋放。
[0003]更具體地，它還涉及以重力勢(shì)能形式的能量存儲(chǔ)以及由重物高度損失導(dǎo)致的動(dòng)能和重力勢(shì)能的釋放。
[0004]它特別地適用于在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)的大量電能的存儲(chǔ)和供應(yīng)。
[0005]另外，它完美地適用于供電以補(bǔ)償電峰消耗。
[0006]更具體地,它也涉及具有高效率的并且使用循環(huán)腔(circulat1n cavity)的用于存儲(chǔ)重物的勢(shì)能的裝置，該循環(huán)腔抵抗由所述腔內(nèi)重物生成的沖擊，同時(shí)防止這些沖擊(特別是可能的地震或者設(shè)備的破壞)干擾此裝置被設(shè)計(jì)用于的環(huán)境。
[0007]本發(fā)明更具體地涉及重力勢(shì)能的存儲(chǔ)。

【背景技術(shù)】
[0008]現(xiàn)今，電能幾乎被用在任何地方和所有領(lǐng)域。電能需求逐年穩(wěn)定增長(zhǎng)。用戶在電的使用上不受限制，涉及廣泛地不同的需要。消耗峰出現(xiàn)并且難以被現(xiàn)有手段覆蓋。再者，可再生能源為隨機(jī)資源，與需要沒有聯(lián)系。
[0009]能量存儲(chǔ)因此是變得愈加顯著的關(guān)鍵問(wèn)題。
[0010]對(duì)于國(guó)家，能量獨(dú)立在經(jīng)濟(jì)層面是戰(zhàn)略性的和必需的。對(duì)于民眾、團(tuán)體和企業(yè)，按要求的可獲得的、穩(wěn)定的能量而沒有意料不到的削減也是必要的。
[0011]甚至對(duì)于電能生產(chǎn)者，存儲(chǔ)可能是首要必要的。事實(shí)上，從物理的角度，常見和經(jīng)濟(jì)上已知的“能量生產(chǎn)”并不是真正的生產(chǎn)，而是以穩(wěn)定的物理形式(煤、存在高位中的水、裂變材料，等)所積累的能量的主要貯存轉(zhuǎn)換到可以直接被分配到電網(wǎng)的能量。
[0012]因而本發(fā)明提出涉及重力勢(shì)能的貯存的產(chǎn)生的存儲(chǔ)，重力勢(shì)能的貯存來(lái)自不會(huì)被立即使用的能量。目的是之后當(dāng)需求較高時(shí)，能夠使用它。當(dāng)立即可用的能量隨時(shí)間而變化時(shí)，如間歇性可再生能源(太陽(yáng)能、風(fēng))或者在峰消耗期間，這特別必要。
[0013]能量存儲(chǔ)操作常常與收回所存儲(chǔ)的能量的反操作(取回)相關(guān)聯(lián)。存儲(chǔ)/取回操作都生成存儲(chǔ)循環(huán)。在循環(huán)結(jié)束時(shí)，存儲(chǔ)系統(tǒng)返回到其初始狀態(tài)(理想地“載有能量”)。貯存則被重新生成。循環(huán)的總效率是收回的能量的量與初始試圖存儲(chǔ)的能量的量的比率。實(shí)際上，每個(gè)存儲(chǔ)和取回操作常常導(dǎo)致能量損失。初始能量的一部分未被真正地存儲(chǔ)并且所存儲(chǔ)的能量的一部分未被真正的收回。能量存儲(chǔ)循環(huán)的效率很大地取決于存儲(chǔ)性質(zhì)和所實(shí)施的以確保存儲(chǔ)和取回操作的物理過(guò)程。
[0014]存儲(chǔ)直接聯(lián)系到如何使用能量。
[0015]由于燃燒是最常見的能量的使用，燃料的存儲(chǔ)也是最發(fā)達(dá)的。所有國(guó)家都有戰(zhàn)略石油貯存。甚至，排除這些化石元素，我們必須記住木質(zhì)能量(為了冬季而貯存)的實(shí)際重要性和生物燃料的發(fā)展。
[0016]在化石燃料發(fā)現(xiàn)之前的很久以前，已經(jīng)有諸如木柴、泥炭型煤、水力沖積堤的能量存儲(chǔ)的可用形式，以滿足全年中一天的任何時(shí)間的需求。
[0017]以水力勢(shì)能形式(通過(guò)當(dāng)生成過(guò)多電時(shí)上涌到水壩之上)的存儲(chǔ)已經(jīng)被用以控制和平衡電網(wǎng)絡(luò)。該解決方案改善了供應(yīng)和需要之間的平衡以及可再生能源的可用性?？上ВF(xiàn)有的解決方案具有低總效率和超過(guò)幾十分鐘的響應(yīng)時(shí)間。
[0018]在較小規(guī)模上，就所存儲(chǔ)能量的量而言，用于電生產(chǎn)(在電池和蓄電池中為電化學(xué)的，在電容器中為電的)的能量存儲(chǔ)小得多，但是允許在很短時(shí)間內(nèi)的高功率的發(fā)展。
[0019]熱也可以被存儲(chǔ)。除了使用積z? (cumulus),具有聞熱慣性(厚墻，良好的隔熱)房屋的平滑每日溫度變化并且減少對(duì)暖氣和空調(diào)的需要，涉及直接節(jié)省。
[0020]熱存儲(chǔ)的另一形式是在建筑或者單獨(dú)太陽(yáng)能熱水器中使用相變材料以存儲(chǔ)熱太陽(yáng)能。由于其高體積能量密度，相變材料平滑由太陽(yáng)(免費(fèi))提供的能量并且增加存儲(chǔ)能力。在工業(yè)規(guī)模上，在電力生產(chǎn)之前，可以將太陽(yáng)熱存儲(chǔ)在罐中以平滑太陽(yáng)能獲得；這種使用提供小體積，但它卻是在通過(guò)太陽(yáng)能熱功率系統(tǒng)的電力產(chǎn)生的背景下的令人感興趣的研究方式。
[0021 ] 在發(fā)動(dòng)機(jī)中的機(jī)械存儲(chǔ)通常是必要的，如飛輪，以在小于一秒的很短的時(shí)間期間內(nèi)控制運(yùn)動(dòng)。因?yàn)榇鎯?chǔ)的能量的量太小，其在實(shí)踐中不被用于長(zhǎng)期存儲(chǔ)。
[0022]也存在在成真空的腔中高速轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪。
[0023]現(xiàn)今，隨著新技術(shù)的出現(xiàn)，存在許多用于存儲(chǔ)可回收能量的技術(shù)。盡管這些現(xiàn)存技術(shù)有優(yōu)點(diǎn)，它們都具有缺點(diǎn)。其中一些如下所述:
[0024]-可充電電池就持有成本而言，相對(duì)昂貴，由于它們必須定期充電并且在有限的充/放電循環(huán)次數(shù)之后被更換；它們對(duì)環(huán)境有不利影響；
[0025]-電容系統(tǒng)不可以存儲(chǔ)大量能量；
[0026]-所謂的“飛輪”系統(tǒng)具有有限的容量并且使用高科技部件，該高科技部件使得這些系統(tǒng)相對(duì)昂貴，尤其是如果將其采購(gòu)成本和供電相比較；
[0027]-氣體動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的效率太低；
[0028]-由泵、渦輪和存儲(chǔ)罐組成的液壓系統(tǒng)也具有非常低的效率。
[0029]當(dāng)講到可再生能源的普遍發(fā)展時(shí)，我們面臨關(guān)于太陽(yáng)和風(fēng)的間歇性的批評(píng)。實(shí)際上，無(wú)可否認(rèn)，太陽(yáng)能和風(fēng)能在冬季晚上的峰消耗的時(shí)間處，可為零。
[0030]我們也知道文獻(xiàn)FR 2929659描述了用于在無(wú)限的時(shí)間期間存儲(chǔ)能量的機(jī)械裝置，該機(jī)械裝置包括附著到軸的重物，該軸在其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，提升或者降低重物?？上Т搜b置與重物可以在其中自由移動(dòng)的循環(huán)腔不匹配。
[0031]公開US 20110241354描述了用于勢(shì)能的存儲(chǔ)裝置，該存儲(chǔ)裝置至少包括最小為I噸的并且可以在腔之內(nèi)移動(dòng)的重物，優(yōu)選彎曲型腔，特別是鉆井，同時(shí)避免在所述腔的壁上的重物的堵塞，該腔包括諸如水或者油的液體。
[0032]我們知道文獻(xiàn)WO 2009100211和DE 10037678，各自呈現(xiàn)用于存儲(chǔ)有用重物的重力勢(shì)能的裝置和方法，該有用重物用于存儲(chǔ)在非高峰時(shí)間產(chǎn)生的能量和/或由諸如風(fēng)和太陽(yáng)的可再生資源生成的能量，或者用于移動(dòng)在深處的物體，該移動(dòng)可以在泥土或者水環(huán)境中操作，特別是在礦井或者海中。這些存儲(chǔ)裝置包括由至少100噸的致密材料制成的并且被諸如線纜的連接物掛著的重物。該重物可以在重力的影響下在腔內(nèi)沿著垂直或者傾斜的軸在至少200米的距離從第一提升位置移動(dòng)到第二提升位置。這些存儲(chǔ)裝置還包括電功率發(fā)電機(jī)和專用于操作連接物以便穩(wěn)固地移動(dòng)重物的與操作者耦合的控件；因而，在當(dāng)重物從第一提升位置移動(dòng)到第二提升位置時(shí)，將電提供到網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)需要時(shí)將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換成電功率，接著當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的電功率是豐富的且可用時(shí)將來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的電功率轉(zhuǎn)換成重力勢(shì)能。
[0033]我們還知道文獻(xiàn)WO 2010/049492呈現(xiàn)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需要從可再生能源存儲(chǔ)能量的機(jī)電能量存儲(chǔ)裝置。此裝置被電氣連接到能量源。該裝置包括可以最少移動(dòng)100米的距離并且存儲(chǔ)能量的質(zhì)量為500和1000噸之間的重物。它還包括發(fā)電機(jī)、電動(dòng)馬達(dá)和與操作者耦合的控制裝置。如同上面提到的文獻(xiàn)，當(dāng)重物從第一提升位置移動(dòng)到第二提升位置時(shí)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)需要時(shí)通過(guò)將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換成電功率，該裝置將電提供到網(wǎng)絡(luò)，并且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的電功率是豐富的和可用的時(shí)候，將來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的電功率轉(zhuǎn)換成重力勢(shì)能。
[0034]上述裝置和方法，即US 2011/0241354、WO 2009/100211、DE 10037678 和 WO2010/049492提供關(guān)于如何存儲(chǔ)能量的解決方案，特別是以重力勢(shì)能形式，通過(guò)傳遞能量以補(bǔ)償功率峰消耗?？上?，這些裝置和相關(guān)聯(lián)的方法具有如下主要缺點(diǎn):
[0035]-歸因于裝置的錯(cuò)誤或者不足的功能的潛在滑坡和/或地震，特征為，缺乏最佳安全裝置，該最佳安全裝置被設(shè)計(jì)用以提供充足和必要的安全條件以便腔可以承受對(duì)應(yīng)于自由下落或者重物對(duì)腔的壁的沖擊的高能量沖擊。實(shí)際上，由于重物的質(zhì)量重并且腔結(jié)構(gòu)未被限定，故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近腔的下部或者壁將導(dǎo)致存儲(chǔ)裝置的破壞。這樣的缺點(diǎn)導(dǎo)致使用存儲(chǔ)裝置的區(qū)域的地震，并且涉及對(duì)周圍結(jié)構(gòu)和/或所述存儲(chǔ)裝置的有害后果，從而關(guān)閉這些將變得不能使用的能量存儲(chǔ)裝置。從而，若掛重物的一個(gè)或者更多線纜破裂，可以確定兩個(gè)危險(xiǎn)后果，即，重物和腔壁的碰撞導(dǎo)致的裝置的破壞和地震波的傳播。
[0036]-由在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近下部時(shí)的危險(xiǎn)的情況的重物的下落導(dǎo)致的能量增加。實(shí)際上，在相當(dāng)大的深度，在平臺(tái)和腔的內(nèi)部之間出現(xiàn)溫度梯度。在3米時(shí)，該溫度梯度約為2攝氏度。
[0037]-在腔之內(nèi)的流體的速度可以大于3米每秒。
[0038]-重物的形狀不適合于裝置的最佳操作。事實(shí)上，因?yàn)槿Q于環(huán)境，流體摩擦力可以更重要或者更不重要，沒有專用于重物的用以減少各種影響其運(yùn)動(dòng)的摩擦力的特殊形狀。這些力可以充分地影響重物的路徑和/或運(yùn)動(dòng)，其可以對(duì)電功率生產(chǎn)的獲得產(chǎn)生不利影響。在這些文獻(xiàn)中，重物為矩形或者圓柱形或者長(zhǎng)圓形。此形狀不適合在優(yōu)選粘性流體的阻性流體中運(yùn)動(dòng)的能量存儲(chǔ)裝置，因?yàn)?，?duì)于在上述文獻(xiàn)中限定的重物形狀，流體力被忽略并且看起來(lái)強(qiáng)到足以改變裝置的操作和/或生產(chǎn)的得益。這意味著當(dāng)重物在腔內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，限定重物的平面和直角積極參與其制動(dòng)。
[0039]-對(duì)在包括諸如水和空氣的至少兩種流體的復(fù)雜和/或異構(gòu)環(huán)境中的操作而言，在這些文獻(xiàn)中描述的裝置的操作的方法看起來(lái)是不合適的，該復(fù)雜和/或異構(gòu)環(huán)境代表特別是廢棄的礦井的常見的操作環(huán)境。實(shí)際上，因?yàn)榻忉尩姆椒ú荒軌蚩刂浦匚镌谥辽侔ň哂胁煌芏鹊膬煞N流體的環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)，文獻(xiàn)中的處理方法未被限定用以以這樣的配置操作裝置。重物的運(yùn)動(dòng)將反對(duì)流體摩擦，使得重物的運(yùn)動(dòng)困難，這對(duì)裝置整體的安全和操作有害。
[0040]-在正常操作中，重物的下降速度看起來(lái)太過(guò)大并且不可以避免裝置的任何傾斜或者故障。實(shí)際上，在正常操作中，根據(jù)文獻(xiàn)DE 10037678的存儲(chǔ)裝置以10m/S的速度操作。該速度看起來(lái)過(guò)大，因?yàn)槿绻恢辽侔▋煞N流體Fl和/或F2，流體摩擦力變得很重要并且干擾重物在循環(huán)腔中的運(yùn)動(dòng)。因此，操作者不能控制重物。
[0041]在進(jìn)一步的描述中，下面所列出的術(shù)語(yǔ)將具有下述定義:
[0042]-綠色(green)或環(huán)境友好:無(wú)溫室氣體排放。
[0043]-流體動(dòng)力外形(Hydrodynamicshape):限定在流體中移動(dòng)的物體的形狀的外觀及其向前運(yùn)動(dòng)的阻力。
[0044]-氣體動(dòng)力外形:限定在空氣中移動(dòng)的物體的形狀的外觀及其向前運(yùn)動(dòng)的阻力。
[0045]-多-對(duì)-一(Many-to-one):—組的幾個(gè)要素與另一組的一個(gè)并且僅一個(gè)要素相關(guān)聯(lián)的關(guān)系。例如，一組的一對(duì)(x，y)與另一組的一個(gè)并且僅一個(gè)要素z相關(guān)聯(lián)。
[0046]-一-對(duì)-多(One-to-many):—組的每個(gè)要素與另一組的幾個(gè)要素相關(guān)聯(lián)的關(guān)系。例如，要素X與另一組的要素y和Z相關(guān)聯(lián)。
[0047]-多-對(duì)-多(Many-to-many):—組的幾個(gè)要素與另一組的幾個(gè)要素相關(guān)聯(lián)。例如，一組的要素X和t與另一組的要素I和z相關(guān)聯(lián)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0048]本發(fā)明旨在克服這些缺點(diǎn)。更具體地，本發(fā)明的目的是提供用于具有高總效率的可回收能量的綠色存儲(chǔ)的裝置和方法，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的電功率是豐富的和可用的時(shí)，可以使用其以從分配網(wǎng)絡(luò)取回電能，并且當(dāng)需要時(shí)，將電功率再分配到網(wǎng)絡(luò)；所述網(wǎng)絡(luò)由至少電功率發(fā)電機(jī)、至少電功率用戶和至少電力線組成。
[0049]本發(fā)明還提供用于由本發(fā)明限定的所述綠色能量存儲(chǔ)裝置的安全操作方法。
[0050]本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提出用于安全的環(huán)境友好能量存儲(chǔ)的裝置和方法，其可以徹底克服所提到的和從現(xiàn)有技術(shù)中已知的缺點(diǎn)。
[0051]本發(fā)明的目的是具有高總效率的用于存儲(chǔ)可回收能量的綠色裝置，包括:
[0052]-至少緊湊和致密的重物M，所述重物M具有段S2，具有至少為I優(yōu)選等于4的比重和至少為10000kg的質(zhì)量，
[0053]-至少循環(huán)腔，限定對(duì)于所述重物M的移動(dòng)范圍；所述腔具有至少為20米的高度
H、至少為 Im 優(yōu)選為 3 或 1m 的特征行進(jìn)尺寸(characteristic travelled dimens1n) d>劃定內(nèi)部環(huán)境的界限的段S1、形成底的下部PU被打開到平臺(tái)的能接近的頂部P2。所述腔具有位移的主軸YV并且包括至少一種流體F、至少一個(gè)將重物M連接到至少一個(gè)鼓狀物T且到包括鼓狀物T的鎖定和解鎖系統(tǒng)的至少第一單元的線纜C。所述第一單元在給定時(shí)間期間并且在給定高度處，維持所述重物在所述腔內(nèi)部的穩(wěn)定位置或者在所述腔的平臺(tái)上，而沒有勢(shì)能的損失，
[0054]-包括至少電動(dòng)馬達(dá)ME的至少第二單元，所述第二單元通過(guò)驅(qū)動(dòng)所述鼓狀物T將來(lái)自所述供電網(wǎng)絡(luò)的電功率轉(zhuǎn)換成重力勢(shì)能。當(dāng)所述網(wǎng)絡(luò)的所述電功率是豐富的和可用的時(shí)，所述第二單元將增加所述重物M的所述高度。
[0055]-由至少被機(jī)械連接到所述鼓狀物的發(fā)電機(jī)GE組成的至少第三單元，所述第三單元控制所述重物M的速度并且將所述需要的電功率供應(yīng)給所述網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)所述網(wǎng)絡(luò)需要電功率時(shí)，所述第三單元通過(guò)將所述重物M的重力勢(shì)能和可能的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電功率，將降低所述重物M的所述高度；被轉(zhuǎn)換的重力勢(shì)能和可能的動(dòng)能將被傳遞到所述網(wǎng)絡(luò)，
[0056]-至少第四單元，用于至少當(dāng)所述重物靠近所述腔的所述底部時(shí)測(cè)量所述重物M的所述高度，
[0057]-至少第五控制單元，由計(jì)算機(jī)組成，用于根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)電功率的量和可用性、所述網(wǎng)絡(luò)所述需要的的電能和所述重物M的所述位置來(lái)實(shí)時(shí)或者延時(shí)地控制以上所述第一、
第二和第三單元。
[0058]有利地，之前限定的腔可以承受與當(dāng)所述重物M在所述腔中下落時(shí)釋放的最大能量相對(duì)應(yīng)的高能量的沖擊，而沒有風(fēng)險(xiǎn)。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的其它說(shuō)明，所述之前限定的重物M具有適當(dāng)?shù)牧黧w動(dòng)力或者氣體動(dòng)力外形，以便在正常操作中，通過(guò)所述流體F施加到所述重物M的流體動(dòng)力和/或氣體動(dòng)力摩擦通?？珊雎圆⑶以试S所述流體F在所述腔中的自由循環(huán)，而沒有干擾所述所述重物M在所述腔中的運(yùn)動(dòng)。
[0060]所述提出的發(fā)明帶來(lái)了對(duì)前述各種問(wèn)題的解決方案，例如:
[0061]-廉價(jià)和可用的能源的使用；
[0062]-在長(zhǎng)時(shí)間期間的大量能量的存儲(chǔ)，而沒有能量損失；
[0063]-在適宜時(shí)間期間以良好總效率一次或者幾次地釋放被存儲(chǔ)的能量；
[0064]-在長(zhǎng)時(shí)間期間，覆蓋需求的大量可能的釋放(循環(huán))；
[0065]-巨大的可回收瞬時(shí)功率；
[0066]-低安裝成本；
[0067]-對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間期間的最小持有成本(與所述可回收能量相比，最小的持有價(jià)格，以及與所述最大可回收功率相比，最小的價(jià)格)；
[0068]-甚至當(dāng)拆卸所述裝置時(shí)的最小環(huán)境影響；
[0069]-防沖擊或者在所述重物和所述壁或者所述腔的所述底部之間的碰撞的任何風(fēng)險(xiǎn)的可靠性；
[0070]-在峰值需要期間，電功率到所述網(wǎng)絡(luò)的傳遞，
[0071]-在由網(wǎng)絡(luò)傳遞的多余功率的情況下的所述網(wǎng)絡(luò)功率的消耗，
[0072]-由諸如風(fēng)力渦旋機(jī)和太陽(yáng)能板的可再生能量發(fā)電機(jī)供應(yīng)的電功率的平滑。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0073]當(dāng)閱讀包括為了更好的理解而參考的附圖的進(jìn)一步詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的其它說(shuō)明和優(yōu)點(diǎn)將顯現(xiàn)；這些附圖表示根據(jù)本發(fā)明的裝置的一些配置，但是實(shí)例并不限制于此。
[0074]-圖1為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一配置的頂部的側(cè)截面A-A；
[0075]-圖2或者圖3為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一優(yōu)選配置的縱截面；
[0076]-圖4a示出針對(duì)重物速度的不同選擇值的安全因子對(duì)制動(dòng)系數(shù)的變化曲線；
[0077]-圖4b示出在循環(huán)腔中針對(duì)制動(dòng)系數(shù)的不同值的安全因子對(duì)制動(dòng)系數(shù)的變化曲線.-^4 ，
[0078]-圖4c為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一優(yōu)選配置的備選的縱截面；
[0079]-圖4d為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一優(yōu)選配置的另一備選的縱截面；
[0080]-圖4e和圖4f為根據(jù)本發(fā)明的重物的縱截面；
[0081]-圖4g和圖4h為根據(jù)本發(fā)明的重物的備選的縱截面；
[0082]-圖4i和圖4j也為根據(jù)本發(fā)明的重物的備選的縱截面；
[0083]-圖5為示出根據(jù)本發(fā)明的用于能量存儲(chǔ)裝置的操作方法的下降序列；
[0084]-圖6a或者6b為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二優(yōu)選配置的縱截面；
[0085]-圖6c為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一和第二優(yōu)選配置的備選的縱截面；
[0086]-圖6d為根據(jù)本發(fā)明的裝置的前兩個(gè)優(yōu)選配置的另一備選的縱截面；
[0087]-圖7為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第三優(yōu)選配置的縱截面；
[0088]-圖8為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第四優(yōu)選配置的縱截面；
[0089]-圖9為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第五優(yōu)選配置的縱截面；
[0090]-圖10為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第六優(yōu)選配置的橫截面；
[0091]-圖11為根據(jù)本發(fā)明的裝置的備選配置的縱截面；
[0092]-圖12為根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一備選配置的橫截面。

【具體實(shí)施方式】
[0093]參考圖1，圖1為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一配置的頂部的截面A-A，該裝置包括電動(dòng)馬達(dá)ME，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的電功率是豐富的和可用的時(shí)，電動(dòng)馬達(dá)ME從分配網(wǎng)絡(luò)⑴取走電功率；此能量被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)或者電網(wǎng)需要時(shí)，則通過(guò)發(fā)電機(jī)GE將能量再分配到網(wǎng)絡(luò)(I)或者可能到另一電網(wǎng)。因?yàn)榇搜b置不排放溫室氣體，其為環(huán)境友好的。
[0094]圖2或者圖3示出根據(jù)本發(fā)明所限定的存儲(chǔ)裝置的第一配置的能量存儲(chǔ)裝置。在此根據(jù)本發(fā)明的能量存儲(chǔ)裝置的非限制性實(shí)例中，裝置至少包括段S2的緊湊和致密的重物M。該重物具有至少為I的相對(duì)于水的相對(duì)密度，以便在小體積中存儲(chǔ)大質(zhì)量。所選擇的重物具有至少為10000kg的質(zhì)量。其由諸如碳鋼、鎢鋼、不銹鋼、青銅、水泥、金剛石、鐵、黃銅、汞、鎳、金、鈦、鋅、鉬的致密材料制成。優(yōu)選重物相對(duì)于水的密度為約5。
[0095]根據(jù)本發(fā)明，重物可以在循環(huán)腔(2)中沿著軸Ti’移動(dòng)，這樣，此循環(huán)腔限定對(duì)于重物M的移動(dòng)性范圍。腔(2)具有至少20米的高度H、至少為Im優(yōu)選為1m的特征行進(jìn)尺寸d、劃定內(nèi)部環(huán)境的界限的區(qū)域S1、形成底的下部P1、被打開到平臺(tái)P2的可接近的頂部P2。腔的特征行進(jìn)尺寸d取決于兩個(gè)參數(shù):包含在腔中的重物或者流體的速度和重物的區(qū)域S2。從而可以避免周圍劇烈震動(dòng)導(dǎo)致的滑坡的風(fēng)險(xiǎn)。
[0096]滑坡是腔的坍塌或者倒塌。如果腔是廢棄的或者不再被使用的礦井，可能會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象。此現(xiàn)象為涉及構(gòu)成腔的材料的倒塌的自然或者人工結(jié)構(gòu)的突然和強(qiáng)烈的分離。
[0097]根據(jù)本發(fā)明的腔(2)具有主垂直循環(huán)軸YY’并且至少包括分別具有Dl和D2的密度的兩種流體Fl和F2，D1要比D2小得多。將流體Fl和F2分布在腔中以分別占據(jù)與在腔(2)中流體Fl和F2的分別的高度Hl和H2相對(duì)應(yīng)的體積Vl和V2。
[0098]通常地，第一流體Fl的密度Dl小于0.02并且第二流體的密度在0.9和1.1之間。理想地，流體Fl為空氣并且流體F2為水。
[0099]通過(guò)限定，重物的比重或者相對(duì)密度為其密度(單位體積的質(zhì)量)與給定參考物的密度的比率。對(duì)于液體和固體，參考物通常為在4°C的純水。
[0100]根據(jù)本發(fā)明，相對(duì)于在腔(2)中包含的流體的密度來(lái)確定重物的密度，這樣為了在腔(2)中更容易下降而沒有改變網(wǎng)絡(luò)(I)中的電功率生產(chǎn)的得益，所述重物比所述流體更致密。
[0101]“緊湊”意味著由彼此密切收緊并且難以分離的材料的塊組成的結(jié)構(gòu)。
[0102]根據(jù)本發(fā)明，重物由一種或者多種彼此密切鏈接和/或收緊并且難以分離的不同材料組成。
[0103]根據(jù)本發(fā)明的裝置的循環(huán)腔由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或者自身上封閉的附著結(jié)構(gòu)構(gòu)建。
[0104]根據(jù)本發(fā)明的其它說(shuō)明，腔(2)可以為涂覆有鋼筋混凝土或者其它提供可以承受極高能量的沖擊的固體和緊湊結(jié)構(gòu)材料的礦井，極高能量可如與重物的自由下降相對(duì)應(yīng)的最大能量。腔(2)可以與管相匹配。這些管可以為固體或者被鉆孔。在一些情況下，可以通過(guò)優(yōu)選為彈性體(elastomer)的彈性材料的層加固腔(2)的壁。
[0105]在閑置礦井或者其它鉆井的情況下，可以將腔切割到固體巖石中并且可通過(guò)鋼或者磚或混凝土涂層或者金屬套或者任何其它具有如之前限定的諸如抵抗性、密度和強(qiáng)度的良好物理特性的材料加固腔。
[0106]繼之前限定的解釋或定義，顯然，用上面所限定的特定結(jié)構(gòu)的材料設(shè)計(jì)和/或加固腔(2)，無(wú)論情況如何，該材料可以抵抗與當(dāng)重物在腔(2)中下落時(shí)釋放的最大能量相對(duì)應(yīng)的高能量的沖擊。
[0107]已經(jīng)進(jìn)行地震研究以評(píng)估潛在后果，即，裝置和/或腔(2)的壁和/或底的破壞，以及在發(fā)生故障或者重物與腔(2)的壁碰撞的情況下由重物對(duì)腔的沖擊所生成的地震波的傳播。該研究表明，腔(2)必須被設(shè)計(jì)有在故障情況下可以存儲(chǔ)重物下落的全部能量的壁。如前部分所述，腔(2)被設(shè)計(jì)有包括能夠承受與當(dāng)重物M在腔(2)中下落時(shí)所釋放的最大能量相對(duì)應(yīng)的極高能量的沖擊的緊壁(tight wall)的結(jié)構(gòu)。
[0108]再者，在一些情況下，腔(2)包括優(yōu)選為彈性材料的材料的塊(4)。該塊(4)形成已知為下部Pl的腔(2)的底，塊(4)可以存儲(chǔ)當(dāng)重物在腔(2)中下落時(shí)所釋放的全部能量。從而，在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近形成腔(2)的底的下部Pl的情況下，重物可撞擊腔(2)的內(nèi)壁而沒有損傷腔，從而，避免在裝置所使用區(qū)域中的潛在的地震。
[0109]有利地，腔(2)具有至少為I米優(yōu)選為6米或者10米的特征行進(jìn)尺寸。
[0110]流體摩擦的研究已經(jīng)限定兩個(gè)顯著安全參數(shù):安全因子Q和制動(dòng)系數(shù)J。該研究還限定根據(jù)發(fā)明的用于存儲(chǔ)裝置的標(biāo)稱(nominal)操作速度。
[0111]在經(jīng)驗(yàn)上，在包括流體Fl和/或F2的循環(huán)腔(2)中，通過(guò)下列關(guān)系限定流體摩擦力:
I,
[0112]f = - ρχ C?* S2x Vf*
[0113]其中，Cx為阻力系數(shù)，P為在腔(2)中的流體Fl和/或F2的比重，并且Vr是流體相對(duì)于在所述腔(2)中的重物的速度，S2在之前已限定。
[0114]當(dāng)重物被插到腔⑵中以產(chǎn)生給定功率時(shí)，在重物M和流體Fl和/或F2之間出現(xiàn)湍流，涉及在所述腔(2)中的流體摩擦力的顯著增加。在這些條件下，相對(duì)于重物的流體速度Vr為取決于三個(gè)參數(shù)的函數(shù):重物速度、流體速度和在腔(2)中的流體Fl和/或F2的容量或體積。
[0115]從流量守恒關(guān)系，我們可以確定記為Q的安全因子。該安全因子被限定為流體摩擦力與重物M的載荷的比率。其特別地取決于兩個(gè)參數(shù):在腔(2)之內(nèi)的重物M的速度V和制動(dòng)系數(shù)J，這樣Q = Q (V，J)。制動(dòng)系數(shù)J被限定為重物M的段S2和腔(2)的段SI的比率。
[0116]在一些數(shù)學(xué)計(jì)算的迭代之后，將安全因子寫如下:
[0117]

Q=QiV, J)=常數(shù)
1 (丨'丨):
[0118]此處限定的常數(shù)取決于流體Fl和/或F2的密度、阻力系數(shù)Cx、重物尺寸、重物密度和重力常數(shù)；Cx通常取決于重物的幾何形狀。
[0119]圖4a示出用于選擇的重物M的速度的安全因子Q(J)對(duì)制動(dòng)系數(shù)J的變化曲線。安全因子Q被限定為摩擦力Fl和/或F2與重物M的載荷的比率。要記住，制動(dòng)系數(shù)J被限定為重物M的段S2對(duì)循環(huán)腔⑵的段SI的比率。這些曲線顯示，在重物M的速度V的增加導(dǎo)致曲線的上升的斜率，表明安全因子Q(J)相對(duì)于制動(dòng)系數(shù)J的變化。
[0120]根據(jù)本發(fā)明，理想的情況是裝置正常操作而沒有應(yīng)力。在此理想情況下，對(duì)于給定的重物的速度V，安全因子Q(V，J)小于I并且制動(dòng)系數(shù)J也小于1，因?yàn)椋趯?shí)踐中，安全因子Q(V，J)或者制動(dòng)系數(shù)J不可以大于I。當(dāng)安全因子Q(J)接近I或者趨于I時(shí)，湍流更為重要并且裝置不可以操作，因?yàn)橹車黧w摩擦力將重物M的運(yùn)動(dòng)減慢。相似地，當(dāng)制動(dòng)系數(shù)J接近I或者趨于I時(shí)，重物不可以被包括在腔內(nèi)，因?yàn)槠涠螏缀醯扔谇欢巍?br> [0121]換而言之，當(dāng)安全因子Q(V，J)趨于I或者接近于值Q= I時(shí)，摩擦，尤其是流體摩擦，正變得愈加重要并且具有對(duì)重物M的運(yùn)動(dòng)的不利影響。實(shí)際上，流體摩擦力可以影響在腔之內(nèi)的重物的路徑和/或運(yùn)動(dòng)，其導(dǎo)致對(duì)在網(wǎng)絡(luò)中的電功率生產(chǎn)的得益和根據(jù)本發(fā)明的用于存儲(chǔ)裝置的平衡操作的安全措施的有害后果。因此，預(yù)期重物具有減少能夠影響其運(yùn)動(dòng)和/或路徑的各種摩擦力的特殊形狀。此特殊形狀具有良好的氣體動(dòng)力和流體動(dòng)力特性，尤其是低流體動(dòng)力和氣體動(dòng)力系數(shù):阻力系數(shù)、升力系數(shù)和漂移系數(shù)。
[0122]為了防止這些流體摩擦力顯著影響重物M的路徑和/或運(yùn)動(dòng)，這在一些條件下是重要的，將重物設(shè)計(jì)為具有充足的液體動(dòng)力和氣體動(dòng)力外形，以便通過(guò)包含在腔(2)中的流體Fl和/或F2施加到重物M的流體動(dòng)力和/或氣體動(dòng)力摩擦可以通常忽略，并且以便包含在腔(2)中的流體Fl和/或F2可以自由流動(dòng)而沒有生成顯著不利的力，尤其是當(dāng)重物M在腔(2)中移動(dòng)時(shí)的摩擦力。確實(shí)，當(dāng)重物在在腔(2)中移動(dòng)時(shí)，它就像在流體動(dòng)力和/或氣體動(dòng)力是重要的環(huán)境中移動(dòng)的移動(dòng)體(mobile)，生成湍流流動(dòng)。限定用于重物的特定形狀則是有用的。因此，重物的接觸表面或者前表面必須小于重物的后表面。典型地，重物的前部為圓錐的或者卵形的。換言之，如在圖4c至4j中可以看出，氣體動(dòng)力和/或流體動(dòng)力在諸如重物M的前部或者后部或者邊緣的細(xì)節(jié)上扮演必不可少的角色，其中可以通過(guò)在前部選擇圓錐或者圓形顯著減少阻力系數(shù)。
[0123]根據(jù)本發(fā)明，選擇重物形狀以使重物具有對(duì)于粘性液體的低阻力。實(shí)際上，之前選擇的形狀不具有當(dāng)重物在流體下降中時(shí)強(qiáng)烈減慢重物的平坦的面和直角。換而言之，流體的下降要快的多。明顯地，必須將重物設(shè)計(jì)有恰當(dāng)?shù)牧黧w動(dòng)力和/或氣體動(dòng)力外形，以便包含在腔(2)中的流體Fl和/或流體F2可以自由流動(dòng)，而沒有阻礙在腔中的重物的運(yùn)動(dòng)。所選擇的重物輪廓(profile)具有優(yōu)選為大約0.04的小于0.4的氣體動(dòng)力和/或流體動(dòng)力系數(shù)。
[0124]有利地，重物具有圓形邊緣的卵形輪廓。
[0125]根據(jù)本發(fā)明的其它說(shuō)明，重物的前部分為圓形或者圓錐形。實(shí)際上，該形狀涉及在流體中比立方重物M更少的摩擦，并且因此的低流體動(dòng)力和/或氣體動(dòng)力系數(shù)。
[0126]根據(jù)本發(fā)明，重物M的典型輪廓仿照水滴的形狀:前面是一種具有等于0.04的氣體動(dòng)力和/或流體動(dòng)力系數(shù)的半球或者圓錐。
[0127]考慮到重物的結(jié)構(gòu)和形狀以及在圖4a和4b上所寫的計(jì)算，調(diào)整限定比率S2/S1的制動(dòng)系數(shù)J，以便當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的裝置正常操作時(shí)，在重物M和流體Fl和/或F2中的至少一個(gè)之間的摩擦力小于重物M的載荷的0.7，即，安全因子必須小于0.7。從而，流體Fl和/或F2可以在腔(2)中自由移動(dòng)，而沒有阻礙在該腔中的重物的運(yùn)動(dòng)。
[0128]也調(diào)整此制動(dòng)系數(shù)J，以便在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近形成底的下部Pl的情況下，在重物M和流體F，F(xiàn)l和/或F2中的至少一個(gè)之間的摩擦力大于重物M的載荷的0.7，S卩，安全因子Q必須大于0.7。在故障和/或過(guò)大速度的條件下，優(yōu)選Q趨于I。實(shí)際上，當(dāng)Q趨于I時(shí)，流體摩擦力可以與重物M的載荷平衡，并且重物被停在腔(2)中，而沒有損傷根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置。相似地，當(dāng)安全因子Q大于0.7時(shí)，摩擦力變重要并且在故障的情況下積極地減慢重物。
[0129]圖4b示出安全因子Q(V)對(duì)用于選定的制動(dòng)系數(shù)的在循環(huán)腔(2)中的重物的速度的變化曲線。這些曲線示出該安全因子Q(V)像一個(gè)優(yōu)選為二級(jí)的多項(xiàng)式函數(shù)而變化。他們還示出在重物速度的增加涉及安全因子Q(V)的增加。相應(yīng)地，有必要當(dāng)重物在腔(2)中下落時(shí)，控制和/或限制重物速度，以便防止摩擦力增長(zhǎng)并且影響重物M的運(yùn)動(dòng)。
[0130]安全因子Q = Q(V,J)則是具有兩個(gè)變量的函數(shù):重物速度V和制動(dòng)系數(shù)J。對(duì)于腔(2)的至少為I米、優(yōu)選為3米或者10米的特征行進(jìn)尺寸，此限定根據(jù)本發(fā)明的能量存儲(chǔ)裝置的操作條件(正?；虍惓?的函數(shù)Q = Q(V，J)，為兩個(gè)變量重物速度V和制動(dòng)系數(shù)J的組合。
[0131]圖4b還示出，對(duì)于與9m/s的速度相對(duì)應(yīng)的大于0.5的制動(dòng)系數(shù)J，代表V和J對(duì)的安全因子Q(V，J)幾乎等于I。對(duì)于與等于14m/s的速度相對(duì)應(yīng)的0.35的制動(dòng)系數(shù)J，安全因子Q(V，J)也幾乎等于I。顯然，制動(dòng)系數(shù)J越高，摩擦力越強(qiáng)。因?yàn)榻M合了制動(dòng)系數(shù)J和重物的速度V的紀(jì)錄，此公式清楚地限定了根據(jù)本發(fā)明的裝置將正常操作的操作模式。通過(guò)考慮重物的輪廓或者流體動(dòng)力和/或氣體動(dòng)力外形以及任何影響重物運(yùn)動(dòng)的約束，從本文未詳述的理論計(jì)算來(lái)選擇正常操作模式。此正常操作模式包括三個(gè)相互依存的參數(shù):重物速度V、制動(dòng)系數(shù)J和代表Q(V)和Q(J)對(duì)的安全因子Q(V，J)。讓Ql = Q(J)代表根據(jù)圖4a的測(cè)量，Q2 = Q(V)代表根據(jù)圖4b的測(cè)量。為了安全地確定根據(jù)本發(fā)明的裝置的正常和異常操作條件，我們考慮由項(xiàng)Ql和Q2構(gòu)成的矩陣Q(V，J)，項(xiàng)Ql和Q2分別對(duì)應(yīng)于對(duì)于V的每個(gè)常量值的安全因子的測(cè)量以及對(duì)于J的每個(gè)常量值的安全因子的測(cè)量。
[0132]對(duì)于矩陣Q(V，J)的測(cè)量(Q1，Q2)的每對(duì)，安全因子Q是確定的。該因子代表反應(yīng)測(cè)量的耦合，其中，很可能測(cè)量(Ql，Q2)的對(duì)將是與根據(jù)本發(fā)明的裝置的適宜或者錯(cuò)誤的操作相對(duì)應(yīng)的配對(duì)。通過(guò)這種方式，可選擇與安全的正常操作相對(duì)應(yīng)的Q的值并且諸如V和J的其它參數(shù)將被相應(yīng)地調(diào)整:這是一-對(duì)-多的關(guān)系。反之，可以選擇J和V并且Q將被響應(yīng)地調(diào)整:這是多-對(duì)-一的關(guān)系。對(duì)于優(yōu)選為3米或者10米的至少為I米的特征行進(jìn)尺寸，限定正常和/或異常操作的安全因子Q = Q(V，J)，則是多-對(duì)-一或者一-對(duì)-多或者多-對(duì)-多。因?yàn)榭紤]了對(duì)于V和J的各種值的所有可能的組合以限定正常和最佳操作模式，Q為多-對(duì)-一或者一-對(duì)-多或者多-對(duì)-多這一事實(shí)增加了用以限制或者確保根據(jù)本發(fā)明的能量存儲(chǔ)裝置的正確操作的可用信息的量。在上文詳述的故障的情況下，通過(guò)考慮Q的值，即在正常操作中小于0.7或者在異常操作中大于0.7，優(yōu)選趨于1，它還通知和/或警告算子和/或觸發(fā)器在下文中被限定的另一診斷。
[0133]根據(jù)本發(fā)明，制動(dòng)系數(shù)J小于或者等于0.4，重物速度小于6米每秒并且安全因子然而是小于或者等于0.7。基于多-對(duì)-一或者一 _對(duì)-多或者多_對(duì)-多的關(guān)系選定此值的對(duì)，這樣流體摩擦力通常為可忽略的，即，在用于至少為I米的特征行進(jìn)尺寸的正常操作中，作為多-對(duì)-一或者一-對(duì)-多或者多-對(duì)-多函數(shù)的安全因子Q在必須小于0.7。
[0134]小于選定值6m/s的平均速度允許具有功率生產(chǎn)的良好得益的裝置的正常操作；但是為了更好的安全，優(yōu)選選擇小于或者等于5米每秒的速度。實(shí)際上，當(dāng)速度大于6米每秒時(shí)，在一些情況下，為了如圖4a所示的約為0.4的制動(dòng)系數(shù)，安全因子Q(J)可以趨于I。此操作模式可以對(duì)在腔(2)中的重物運(yùn)動(dòng)有害。這是為什么在正常操作中選定制動(dòng)系數(shù)小于0.4的原因。
[0135]重物被維持在小于6m/s的速度這一事實(shí)，阻止了在故障的情況下安全因子Q趨于
I。在重物M已達(dá)到大于6米每秒的過(guò)大速度的故障情況下，安全因子趨于I。采用與腔(2)可以支持的最低能量相對(duì)應(yīng)的適當(dāng)?shù)乃俣?，從而在?2)下部中的重物被減慢到安全地停甶。
[0136]類似地，對(duì)于速度和制動(dòng)系數(shù)J以及安全因子Q的值的選定是基于多-對(duì)-一或者一-對(duì)-多函數(shù)Q(V，J)的原則并且確保根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置的平滑操作。
[0137]正式地，安全因子必須不大于1，其可以解釋在圖4a和4b上所選定的限制。實(shí)際上，超過(guò)Q = 1，出現(xiàn)若干物理現(xiàn)象并且難以研究根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置的氣體動(dòng)力和/或流體動(dòng)力。
[0138]有利地，由于與能量存儲(chǔ)裝置的正?；蛘弋惓２僮飨鄬?duì)應(yīng)的安全因子Q為多-對(duì)-一或者一-對(duì)-多或者多-對(duì)-多，安全因子Q在正常模式小于預(yù)定值Qmin,在異常模式小于比Qmin大的值。
[0139]參考圖3，循環(huán)腔(2)進(jìn)一步包括在此腔(2)的下部中并且高度H3上的片段S3。在腔⑵中的該片段S3旨在在故障和/或過(guò)大速度的情況下和/或當(dāng)接近下部Pl時(shí)，使重物停止。實(shí)際上，段S3小于段SI。從而，與段S2對(duì)段S3的比率(S2/S3)相對(duì)應(yīng)的制動(dòng)系數(shù)Jl必須大于0.7，優(yōu)選其小于或者等于0.9，以使得流體通過(guò)增加安全因子Q = Q(V，Jl)減慢重物。在此情況下，安全因子趨于I。
[0140]該片段S3增加了在循環(huán)腔(2)中或者在循環(huán)腔(2)的此部分的流體摩擦力，導(dǎo)致重物M在循環(huán)腔(2)的此部分的速度的顯著下降。從而，通過(guò)流體Fl和/或F2將重物M減慢并且重物M可以在形成底的下部Pl中以幾乎為零的速度安全地停留。
[0141]該片段S3由材料或者混凝土或者彈性體或者甚至與腔(2)相同的材料制成。如圖3所示，通過(guò)合適的槽的方式或者其它用以合適地滑動(dòng)它直到腔(2)的底為止的方式，將片段S3插入到腔(2)。
[0142]根據(jù)本發(fā)明，之前限定的該片段S3的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適用于承受與在腔(2)中的重物M的最大能量相對(duì)應(yīng)的高能量的沖擊。它還作為腔(2)的完成兩種功能的涂層:防止強(qiáng)烈的沖擊和制動(dòng)。
[0143]根據(jù)備選配置，可以通過(guò)片段S3在其整個(gè)長(zhǎng)度加固整個(gè)腔(2)。
[0144]根據(jù)本發(fā)明的配置，重物M和段S3包括用于將重物M導(dǎo)引和/或引導(dǎo)到所述片段S3中以及片段S3到腔(2)中的一個(gè)多或者多個(gè)槽。通過(guò)這種方式，重物M可以在段S3的腔(2)中的部分上容易地并且安全地滑動(dòng)，以通過(guò)在形成腔(2)的底的下部Pl上的幾乎為零的速度安全地結(jié)束其行程。
[0145]為了提高在腔(2)的下部中的安全條件，調(diào)整與S2/S3比率相對(duì)應(yīng)的制動(dòng)系數(shù)J1，以使得在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近形成底的下部Pi的條件下，在下部之內(nèi)的流體Fl和/或F2中的一個(gè)和重物M之間的摩擦力足夠強(qiáng)。也就是說(shuō)安全因子Q必須趨于I。從而，在到達(dá)下部Pl之前將重物M減慢。在這些條件下，流體摩擦力將作為用于阻止重物M以過(guò)大速度接觸形成腔(2)的底的下部Pl的制動(dòng)或后退力。
[0146]參考之前展開的計(jì)算，制動(dòng)指數(shù)Jl和J表示在腔(2)中不同深度或者位置的同樣的事。
[0147]在故障的條件下，比如，當(dāng)線纜破裂時(shí)，重物速度可為非常大，例如大于9米每秒。在這些條件下，重物M可以具有足夠破壞形成底Pl的下部的或者甚至在存儲(chǔ)裝置周圍造成地震的顯著能量，這在將來(lái)變得不能使用。因而，腔的下部被預(yù)期由抵抗與通過(guò)重物在該形成底Pl的下部中下落所釋放的最大能量相對(duì)應(yīng)的高能量的材料制成。
[0148]也通過(guò)材料或者彈性體的塊(4)加固形成底Pl的下部，以避免在根據(jù)本發(fā)明的能量存儲(chǔ)裝置的故障和/或過(guò)大速度的條件下，形成底Pi的下部的損傷。
[0149]參考示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的縱截面的圖4c或者圖4d，形成底的下部Pl包括由諸如彈性體的彈性材料或者如混凝土的硬材料制成的塊(4)。該塊(4)匹配有孔，以當(dāng)重物M靠近形成腔(2)的底的下部Pl時(shí)，控制流體循環(huán)。該形成底的下部Pl為之前限定的材料的塊或者放置在腔(2)的底的混凝土塊。這些材料塊(4)在腔(2)是可移動(dòng)的并且與孔相匹配，該孔是用于當(dāng)其被安裝在循環(huán)腔(2)中時(shí)以及當(dāng)重物M靠近下部Pl時(shí)，排去流體Fl和/或F2。這些恰當(dāng)?shù)牟牧暇哂羞m合于當(dāng)重物在腔(2)中下落時(shí)釋放的最大能量的力學(xué)和熱力學(xué)特性，以使它們可以存儲(chǔ)在重物M的在腔⑵中的自由下落期間的重物M的整個(gè)功率。
[0150]在圖4c的備選配置中，組成形成腔(2)的底的下部Pl的材料塊(4)具有一個(gè)或多個(gè)槽或者趨于I的制動(dòng)系數(shù)，其允許在腔(2)的底上的塊的簡(jiǎn)便安裝。這意味著塊(4)的段完全等于腔(2)的段。
[0151]在圖4d的備選配置中，腔(2)至少包括兩個(gè)由彈性材料和彈性懸掛裝置(5)制成的塊。塊(4)與彈性懸掛裝置(5) —起形成抗振動(dòng)和/或沖擊吸收彈性懸掛系統(tǒng)。該懸掛系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)諸如彈性體塊的彈性塊(4)，以及一個(gè)或多個(gè)諸如活塞式減震器和/或彈簧沖擊吸收體的沖擊吸收體。如圖4d所示，在兩個(gè)橡膠或者混凝土塊(4)之間插入沖擊吸收體。通過(guò)允許塊在腔之內(nèi)容易的滑動(dòng)的支承(bearing)，或者通過(guò)任何其它設(shè)備將這些塊安裝在腔(2)的底上。這些支承可以為輪或溝槽。從而，在線纜破裂和/或故障和/或過(guò)大速度的情況下，塊(4)吸收與重物在腔(2)之內(nèi)的下落或者重物下落到腔(2)的底上相對(duì)應(yīng)的最大功率。
[0152]根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)之前限定的主要為圖4c和/或4d的裝置的備選配置，具有尤其是在故障和/或過(guò)大速度的情況下，有效地或者完全地排除腔(2)的底的損傷以及地震波可能的傳播的優(yōu)點(diǎn)，該地震波由重物M和底Pl和/或腔(2)的壁的碰撞導(dǎo)致。實(shí)際上，塊(4)和懸掛裝置(5)吸收由重物M和形成腔(2)的底的下部的碰撞生成的力，并且接著通過(guò)顯著減少地震概率，存儲(chǔ)地震波和/或由重物在腔(2)之內(nèi)下落所釋放的最大能量。
[0153]根據(jù)本發(fā)明的其它說(shuō)明，圖4c或圖4d的裝置也可以包括未顯示的如圖3的位于腔(2)的下部中并且高度H3上的片段S3。此腔(2)的片段S3旨在在故障和/或過(guò)大速度和/或接近下部Pl的條件下減慢重物。
[0154]有利地，圖4c和圖4d的裝置可以在具有或者不具有片段S3的條件下正常并且安全地操作。
[0155]圖4e、4f、4i和4j示出根據(jù)本發(fā)明的另一備選配置。在該備選中，重物M至少配有端口(6)和工具(7)。工具(7)為可移動(dòng)的并且可以通過(guò)支承或者其它方式，沿著ZZ’軸在端口(6)的一部分上自由地移動(dòng)，并且形成與水平軸線XX’呈大于或者等于5度的角BETA。
[0156]當(dāng)重物在腔⑵之內(nèi)向下移動(dòng)時(shí)，流體Fl和/或F2可以通過(guò)端口(6)自由流動(dòng)到重物M的下部(點(diǎn)B)之中。
[0157]在正常操作中，根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)和/或氣體動(dòng)力學(xué)規(guī)律，在記為PA的點(diǎn)A處的壓力與在記為PB的點(diǎn)B處的壓力完全相同；安全因子Q優(yōu)選小于0.7 ;調(diào)整制動(dòng)系數(shù)和重物M的速度到安全因子的選定值。
[0158]當(dāng)重物M的速度V為零時(shí)，在頂部A上的壓力幾乎等于在下部B上的壓力。在過(guò)大速度和/或故障和/或重物M浸入到較致密流體中的情況下，在點(diǎn)B處的壓力PB改變并優(yōu)選大于點(diǎn)A處的壓力PA。由于壓力改變與重物M的速度成比例，在腔中的流體將工具(7)推到重物M的外面，這提高了安全因子Q和制動(dòng)系數(shù)J并且降低了重物的速度。通過(guò)這種方式，重物M被安全地減慢和/或停止在腔(2)中。
[0159]在腔⑵中的重物M的減速期間，在A處的壓力PA可以幾乎等于在B處的壓力PB并且工具(7)可以返回其在端口(6)的初始狀態(tài)。從而，重物M可以安全地留在腔(2)的下部Pl上或者用與根據(jù)本發(fā)明的裝置的正常操作相對(duì)應(yīng)的正常速度繼續(xù)生成電功率。
[0160]此備選配置的優(yōu)點(diǎn)在于流體力學(xué)或者流體機(jī)電(hydroelectromechanical)系統(tǒng)允許重物M根據(jù)環(huán)境的安全因子Q、重物M的速度和流體Fl和/或F2調(diào)整其運(yùn)動(dòng)。該流體力學(xué)或者流體機(jī)電系統(tǒng)包括工具(7)、端口(6)和流體Fl和/或F2。通過(guò)由流體施加的推力移動(dòng)工具(7)。
[0161]類似地，圖4g和4h示出了本發(fā)明的具有與圖4e、4f和4j相同的目標(biāo)的另一備選配置，只是重物M至少包括配有工具(7)的端口 ￠)，該端口被放置在重物M的上部并且與點(diǎn)B沒有直接的連接。通過(guò)放置在點(diǎn)A和B的兩個(gè)壓力傳感器操縱工具(7)的打開和關(guān)閉。
[0162]根據(jù)本發(fā)明的其它說(shuō)明，重物還包括用于測(cè)量速度和/或高度的壓力傳感器。此備選的優(yōu)點(diǎn)是，之前限定的流體機(jī)電系統(tǒng)包括附著到重物M的機(jī)載(on-board)裝置；可以通過(guò)允許根據(jù)本發(fā)明的能量存儲(chǔ)裝置的操作的各種控制件來(lái)致動(dòng)所述裝置。
[0163]根據(jù)本發(fā)明的其它說(shuō)明，能量存儲(chǔ)裝置配備有至少一個(gè)或多個(gè)將重物M鏈接到一個(gè)或多個(gè)鼓狀物T的線纜C。線纜C圍繞鼓狀物卷繞。鼓狀物T具有相對(duì)于腔的固定的旋轉(zhuǎn)軸XX’(此處未示出)。在這種情況下，通過(guò)防止重物移動(dòng)的鎖定系統(tǒng)將鼓狀物維持固定。還可以將重物放置在地板上以保持重物靜止而沒有功率消耗。
[0164]根據(jù)本發(fā)明的其它說(shuō)明，能量存儲(chǔ)裝置至少包括配有用于鼓狀物T的鎖定和解鎖系統(tǒng)的第一單元；對(duì)于所希望的給定時(shí)間，在給定的高度，所述第一單元將維持重物在腔(2)之內(nèi)的穩(wěn)定位置和/或在腔(2)的平臺(tái)P2上，而沒有勢(shì)能的損失和能量消耗。該第一單元優(yōu)選為環(huán)境友好的，即，它不排放溫室氣體，因?yàn)樗皇褂迷诳諝庵嗅尫哦趸嫉募夹g(shù)。
[0165]有利地，所述能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)一步至少包括第二單元，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的電功率是豐富的和可用的時(shí)候，該第二單元通過(guò)將來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的電功率轉(zhuǎn)換成重力勢(shì)能，增加重物M沿著主循環(huán)軸YY’的高度。此第二單元也優(yōu)選為環(huán)境友好的而沒有溫室氣體排放。此第二單元至少包括通過(guò)驅(qū)動(dòng)鼓狀物T將來(lái)自網(wǎng)絡(luò)(I)的電功率轉(zhuǎn)換成重力勢(shì)能的電動(dòng)馬達(dá)ME。這樣，當(dāng)電功率是豐富的和可用的時(shí)候，重物M的高度增加。
[0166]有利地，根據(jù)本發(fā)明的裝置還包括第三單元，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)需要電功率時(shí)，該第三單元通過(guò)將重物M的重力勢(shì)能和可能的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電功率，降低重物M沿著主流通Ti’的高度。將這樣轉(zhuǎn)換的重物M的重力勢(shì)能乃至動(dòng)能傳遞到網(wǎng)絡(luò)。該第三裝置也優(yōu)選為環(huán)境友好的而沒有溫室氣體排放。第三單元至少包括機(jī)械連接到鼓狀物T的發(fā)電機(jī)GE，其控制重物M的速度并且向網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)所需有用的電功率。為了將鼓狀物的旋轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)到發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將發(fā)電機(jī)機(jī)械連接到鼓狀物。這確保了重物速度的安全控制和電功率到網(wǎng)絡(luò)的再分配。
[0167]根據(jù)本發(fā)明的其它說(shuō)明，能量存儲(chǔ)裝置包括第四單元，該第四單元被用于至少當(dāng)重物M接近形成腔(2)的底的下部Pl時(shí)測(cè)量重物M的高度。因?yàn)樗乐怪匚颩以過(guò)高或者過(guò)大速度到達(dá)底，此單元非常有用。它還避免歸因于在循環(huán)腔(2)的底的差條件的意外或事故?？梢詮闹匚锔叨鹊牧私馔茖?dǎo)經(jīng)受重力加速度的總質(zhì)量。實(shí)際上，線纜質(zhì)量相對(duì)于重物M的質(zhì)量并不是總是可忽略的，尤其當(dāng)重物在靠近底的位置時(shí)。總質(zhì)量(重物M的質(zhì)量+線纜的垂直質(zhì)量)則隨著重物在腔中往下而增加。
[0168]根據(jù)本發(fā)明的裝置還包括第五單元，其根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的電功率的量和可用性、網(wǎng)絡(luò)所需的電功率和重物M的高度，以實(shí)時(shí)或者延時(shí)方式控制上述第一、第二和第三單元。該第五控制單元包括能夠翻譯指令的計(jì)算機(jī)，指令被用以限定:
[0169]-在第一流體中，將致動(dòng)第一單元并且至少釋放重物M的初始時(shí)間T0，用于至少一個(gè)重物M的加速時(shí)間TCL1，從時(shí)間Tl到加速終止再分配到網(wǎng)絡(luò)的功率，在其期間通過(guò)第三單元控制下降速度以得到適合于網(wǎng)絡(luò)所需的功率的速度的時(shí)間TVC1，在其期間將調(diào)整至少一個(gè)重物M的速度以安全穿過(guò)第二流體F2的減速時(shí)間TVD。
[0170]—在第二流體中，至少一個(gè)重物M在第二流體中的加速時(shí)間TCL2，在其期間通過(guò)第三單元控制下降速度以達(dá)到在第二流體中的適合于網(wǎng)絡(luò)所需的功率的速度的時(shí)間TVC2，將所述速度重置到零所必需的時(shí)間TF。
[0171]我們證明了所需加速時(shí)間(按照秒)基本上等于所需功率(按照瓦特)除以80倍的用千克表示的重物M的質(zhì)量的比率。此關(guān)系必須通過(guò)腔的高度的影響、摩擦的影響和滑輪的慣性的影響進(jìn)行加權(quán)。
[0172]例如，對(duì)于包括具有106kg質(zhì)量的重物的100m高的井，加速時(shí)間TCLl和/或TCL2必須約為1.2s以提供100MW的機(jī)械功率到發(fā)電機(jī)。
[0173]根據(jù)本發(fā)明的其它說(shuō)明，裝置還包括能非?？灬尫诺哪芰看鎯?chǔ)電池；該電池被放置在發(fā)電機(jī)和網(wǎng)絡(luò)之間，并且在等待時(shí)間TCLl和/或TCL2期間將能量提供到網(wǎng)絡(luò)。該等待時(shí)間是至少一個(gè)重物達(dá)到在第一流體Fl中的所希望的速度V和/或在第二流體F2中的所希望的速度V’所需要的時(shí)間。如同上述在正常操作中所限定的，速度小于6m/s。選定此速度以得到最佳安全測(cè)量。
[0174]根據(jù)本發(fā)明的裝置還包括附著到重物M的第六機(jī)載單元；它包括電子和/或電磁檢測(cè)裝置并且以實(shí)時(shí)或者延時(shí)的方式在離重物M數(shù)米遠(yuǎn)處安全檢測(cè)在重物在腔(2)中下落和/或上升期間重物M的不同的位置。此第六單元還識(shí)別障礙和/或流體Fl和/或F2的密度和/或壓力的變化和/或流體Fl和/或F2的相對(duì)于重物M的速度，并且局部限制重物M在腔⑵之內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。
[0175]之前限定的檢測(cè)裝置還降低和控制重物M在從密度Dl的流體到密度D2的流體的通過(guò)期間的速度，并且反之亦然，即，從密度D2的流體到密度Dl的流體的通過(guò)，以確保平滑地進(jìn)行介質(zhì)的改變，避免重物M的任何傾斜或者倒置。從而,裝置可以在由諸如水和空氣的至少兩種流體組成的復(fù)雜環(huán)境中安全地操作，而沒有阻礙重物M在腔(2)中的運(yùn)動(dòng)。這樣，可以將功率調(diào)整到網(wǎng)絡(luò)的需要。
[0176]有利地，腔(2)可以為用于根據(jù)本發(fā)明的能量存儲(chǔ)裝置的適用于上面所限定的條件廢棄礦井。
[0177]圖5示出與特殊配置相對(duì)應(yīng)的重物M的不同運(yùn)動(dòng)和下降步驟，限定用于根據(jù)本發(fā)明的能量存儲(chǔ)裝置的操作方法。通過(guò)第五單元和/或第六單元控制重物M的各種運(yùn)動(dòng)。
[0178]在初始時(shí)間T0，重物M是空閑的并且通過(guò)第一單元被維持在穩(wěn)定位置，例如，在腔
(2)的平臺(tái)P2上并且處于給定高度而沒有能量損失。在時(shí)間T0，在網(wǎng)絡(luò)要求電功率時(shí)或稍微提前，第一單元釋放重物M，重物M在時(shí)間TO時(shí)沒有初始速度。接著通過(guò)重力，尤其是在等于TCLl的加速時(shí)間期間通過(guò)其重量，其中TCLl =Tl-TO,加速重物M直到在時(shí)間Tl時(shí)其達(dá)到所希望的速度VI，其中Vl = V。在該時(shí)間TCLl期間，在時(shí)間Tl時(shí)重物M已經(jīng)經(jīng)過(guò)給定距離并且電功率逐步增加到值PU1，其中PUl = PU。加速時(shí)間TCLl提供在時(shí)間Tl時(shí)再分配到網(wǎng)絡(luò)的必需電功率。
[0179]從當(dāng)重物M達(dá)到速度V時(shí)的時(shí)間Tl起，第三單元向網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)所需電功率直到時(shí)間T2。在時(shí)間TVCl期間，其中TVCl = T2-T1為在T2和Tl之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間，重物M的運(yùn)動(dòng)被控制在適用于提供網(wǎng)絡(luò)所需的電功率的速度。例如，如果速度V為常量，則傳遞到網(wǎng)絡(luò)的電功率也是常量并且反之亦然。
[0180]在T2和T3之間，在等于TVD的時(shí)長(zhǎng)期間，其中TVD = T3-T2，第六單元檢測(cè)第二流體并且重物的運(yùn)動(dòng)被控制，以便時(shí)間T3時(shí)的速度適用于允許重物安全地跨過(guò)第二流體，優(yōu)選在時(shí)間T3時(shí)速度V3小于V。將在此時(shí)間TVD期間傳遞的功率調(diào)整到重物M的運(yùn)動(dòng)，并且在功率損失的情況下，可以控制此功率損失以便被提供到網(wǎng)絡(luò)的能量在時(shí)間TVD期間幾乎保持恒定。
[0181]在時(shí)間T3時(shí)，重物以速度V3安全地跨過(guò)第二流體并且根據(jù)網(wǎng)絡(luò)(I)的電力需求通過(guò)其在加速時(shí)間TCL2 = T4-T3期間的重量的影響而加速重物，直到它達(dá)到速度V4，其中在時(shí)間T4時(shí)V4 = V’，優(yōu)選V’= V。在時(shí)間TCL2期間，功率逐步增加到值PU2，其中在時(shí)間T4 時(shí) PU2 = PU’，優(yōu)選 PU’ = PU。
[0182]從時(shí)間T4起，第三單元向網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)所需電功率PU’直到時(shí)間T5。在此時(shí)長(zhǎng)期間經(jīng)過(guò)的時(shí)間為TCL2，其中TCL2 = Τ5-Τ4。在此時(shí)長(zhǎng)TCL2期間，適應(yīng)重物的速度以便提供電網(wǎng)所需的電功率，例如，如果功率要求為常量，則下降速度將為常量并且反之亦然。
[0183]在Τ5和Τ6之間，第四單元和第六單元檢測(cè)腔(2)的底和此腔⑵的段S3。在時(shí)間TF期間，其中TF = Τ6-Τ5，控制重物的運(yùn)動(dòng)，以便重物在時(shí)間Τ6時(shí)的速度被重置到零。從而，重物被減慢并且可以安全地停留在形成底的下部Pl上或者停止在腔(2)的下部中。
[0184]最后，當(dāng)已經(jīng)進(jìn)行電功率生成的若干循環(huán)時(shí)并且網(wǎng)絡(luò)(I)的功率是豐富的和可用的時(shí)候，將重物M升回到其起始位置。
[0185]在重物M的與網(wǎng)絡(luò)(I)對(duì)于電能量的需要相對(duì)應(yīng)的下降階段期間，在TO和Τ3之間,通過(guò)三種類型的運(yùn)動(dòng)操作重物M在第一流體中的運(yùn)動(dòng):
[0186]-在TO和Tl之間的時(shí)間TCLl期間的加速運(yùn)動(dòng)，
[0187]-在Tl和Τ2之間的時(shí)間TVCl期間的對(duì)于電功率網(wǎng)絡(luò)需求而言是充足的運(yùn)動(dòng)，
[0188]-適合于充分安全條件的以在Τ2和Τ3之間的時(shí)間TVD期間安全地跨過(guò)第二流體的運(yùn)動(dòng)。
[0189]在第二流體中，在Τ3和Τ6之間，通過(guò)三種類型的運(yùn)動(dòng)操作重物M的運(yùn)動(dòng):
[0190]-第一加速運(yùn)動(dòng)，其對(duì)于在時(shí)間TCL2期間的電力的網(wǎng)絡(luò)(I)的需求而言是足夠的，
[0191]-接著適合于在時(shí)間TVC2期間用于電功率網(wǎng)絡(luò)的需求的運(yùn)動(dòng)，
[0192]-最后，在時(shí)間TF期間的減速運(yùn)動(dòng)。
[0193]有利地，根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置包括在重物M和鼓狀物T之間形成升降機(jī)的滑輪或者一列滑輪，以導(dǎo)引和/或降低線纜中的拉應(yīng)力。再者，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的電功率是豐富的時(shí)，通過(guò)第二單元提升重物M直到它達(dá)到起始頂位置。
[0194]裝置還可以包括具有快速釋放的功率存儲(chǔ)電池。將該電池放置在發(fā)電機(jī)和網(wǎng)絡(luò)之間，并且在等待時(shí)間TCLl和/或TCL2期間，電池向網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)能量。此等待時(shí)間為重物M到達(dá)所期望的速度V和/或V’所需的時(shí)間。
[0195]可以看出，可以制出具有良好釋放效率的經(jīng)濟(jì)并且非?；钚缘?reactive)裝置，而沒有在存儲(chǔ)期間的能量損失，該器件可以存儲(chǔ)大量能量且確保在大量循環(huán)期間的正確操作，以及其為環(huán)境友好的且未排放溫室氣體。
[0196]圖6a或6b示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二優(yōu)選配置的縱截面。此裝置整體來(lái)看與前面的圖所描述的頗為相同。類似地，此發(fā)明的該第二配置的操作方法總體相同。與之前所描述的裝置的區(qū)別在于，在該裝置中，至少用附著到循環(huán)腔(2)的內(nèi)壁的固定齒條替代線纜和滑輪。齒條適用于圍繞在相對(duì)于重物M的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪。齒輪被連接到放置并且附著到重物M或者平臺(tái)上的馬達(dá)和/或發(fā)電機(jī)。裝置進(jìn)一步至少包括避免任何重物的傾斜或者倒置的機(jī)械(mechanical)單元。從而，在故障和/或過(guò)大速度和/或在重物M和下部Pl之間的較近距離的條件下，片段S3阻止重物M達(dá)到形成腔(2)的底的下部Pl ;因?yàn)榈卣鸩ǘ急黄蜸3存儲(chǔ)，重物M被安全地停止，而沒有損傷根據(jù)本發(fā)明的裝置或者而沒有導(dǎo)致局部地震。實(shí)際上，片段S3由具有良好彈性和沖擊吸收特性的材料制成，該材料可以安全地克服非常高能量的沖擊。
[0197]有利地，此片段S3可以被設(shè)計(jì)有與腔⑵相同的結(jié)構(gòu)或者材料。其可以由諸如彈性體的彈性材料制成，以便作為沖擊和振動(dòng)吸收體。從而，在故障和/或過(guò)大速度的情況下，重物M可以彈跳，而沒有損傷循環(huán)腔(2)并且沒有到達(dá)所述腔(2)的底，因而避免導(dǎo)致地震的振動(dòng)的傳播。
[0198]有利地，在上面或者下面所限定的配置中，所有上述限定的手段保持不變。
[0199]根據(jù)本發(fā)明的其它說(shuō)明，存儲(chǔ)裝置包括附著到循環(huán)腔(2)的內(nèi)壁的兩個(gè)齒條。所使用的每個(gè)齒條適用于圍繞相對(duì)于重物M的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪。該齒輪被連接到放置且固定在重物M上的馬達(dá)和/或發(fā)電機(jī)。此裝置進(jìn)一步包括至少一個(gè)電子和/或機(jī)械設(shè)備，該設(shè)備與齒輪的運(yùn)動(dòng)同步，以便避免重物M的任何傾斜或者倒置。
[0200]圖6c和6d為根據(jù)本發(fā)明的能量存儲(chǔ)裝置的前兩個(gè)配置的備選的縱截面。
[0201]參考圖6c，腔(2)具有山谷或者盆地的形狀，以相對(duì)于垂直軸的角度ALPHA傾斜。
[0202]參考圖6d，腔(2)不是井(或者塔)，而是適用于之前限定的安全條件和標(biāo)準(zhǔn)的自然或者人工的盆地。為非常大的自然或者人工的盆地的該腔(2)填充有諸如水和空氣的兩種流體。這是海洋或者海溝或者深湖的情況。控制系統(tǒng)和與裝置相關(guān)聯(lián)的所有其它儀器位于浮動(dòng)平臺(tái)上，通過(guò)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)錨定或者放置到相鄰或者穩(wěn)定化的底上，并且重物M可以像第一優(yōu)選配置中限定的那樣移動(dòng)或者在如上面所限定的以角度ALPHA在傾斜平面上移動(dòng)。
[0203]有利地，將片段S3放置在形成盆地的底(此處未示出)的下部Pl中。用材料的塊(此處也未示出)塑造形成底的下部P1。該片和形成底的該下部Pi適用于確定和安全地承受與在重物下落期間所釋放的最大能量相對(duì)應(yīng)的高能量的沖擊。該下部可以被設(shè)計(jì)有在上面其它配置中限定的材料或者特性。
[0204]有利地，將重物M放置在諸如輪子的低摩擦裝置上，并且可以在傾斜表面自由移動(dòng)。重物M可以通過(guò)與下降相比的另一方式返回其初始位置。此選項(xiàng)顯著地改善連續(xù)的功率釋放。
[0205]有利地，角度ALPHA可以在O和85°之間，但是它在30和80°之間是以非限制方式。從而，塊的下落可以生成滿足網(wǎng)絡(luò)(I)的能量需要的充分的功率。
[0206]圖7為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第三優(yōu)選配置的縱截面。此配置所限定的裝置具有與先前配置相同的結(jié)構(gòu)和功能特征。其與其它配置不同之處在于它包括包含段S4的另一腔
(3)的腔(2)，腔(3)位于腔(2)的下部。該腔(3)具有高度H4，配有其中在其側(cè)表面上具有大于3平方厘米的段的孔，并且至少包含具有至少小于1.1的密度的流體。形成該腔(3)的底的記為P3的下部由材料制成，該材料尤其是之前限定的材料，優(yōu)選能夠存儲(chǔ)重物M在所述腔(3)之內(nèi)下落所釋放的最大能量的材料。優(yōu)選地，腔(3)的底和/或腔(3)由諸如彈性體的彈性材料制成。
[0207]為了裝置的安全和適宜功能，限定制動(dòng)系數(shù)J2并且J2與S2/S4相對(duì)應(yīng)。參考上述針對(duì)J和Jl的解釋，如同J和Jl 一樣，調(diào)整制動(dòng)系數(shù)J2，以便在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近下部Pl和/或P3的條件下，在腔(3)中的流體Fl和/或F2當(dāng)中的一個(gè)和重物M之間的摩擦力足夠重要，以致在達(dá)到下部Pl和/或P3之前，通過(guò)由孔排去流體Fl和/或F2的特定量減慢重物M。也就是說(shuō)，安全因子Q = Q(V，J2)必須足夠重要，優(yōu)選大于或者等于I。這樣，腔(3)可以抵抗與所述重物M下落所釋放的最大能量相對(duì)應(yīng)的非常高能量的沖擊。
[0208]類似地，附著到重物M并且包括檢測(cè)儀器的第六機(jī)載單元，可以檢測(cè)并且局部抑制重物M在腔(2)和/或腔(3)中的位移。重物M則可以在腔(3)中被安全地減慢，而沒有損傷根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置，并且安全地停留在形成所述腔(3)的底P3的下部中。
[0209]圖8為根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置的第四優(yōu)選配置的縱截面。此截面與之前的配置相同。與其他配置的不同之處在于，腔(3)在移動(dòng)并且當(dāng)需要時(shí)可以在腔(2)之內(nèi)移動(dòng)，而沒有阻礙流體Fl和/或F2的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)滿足在之前配置中限定的安全條件。
[0210]有利地，根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置匹配有優(yōu)選位于下部中的并且具有與圖7的裝置上的孔相同的功能的一個(gè)或多個(gè)孔。腔(3)是浮動(dòng)的并且在腔(2)中的流體密度高的區(qū)域中保持平衡，尤其是靠近下部P1，以便第六單元可以容易地檢測(cè)它。適應(yīng)此腔(3)的密度以便它可以在流體Fl和/F2中容易地浮置。
[0211]因?yàn)榇饲槐辉O(shè)計(jì)用以在特定高度接收重物并且安全地引導(dǎo)其朝著形成底的下部同時(shí)有效地將其減慢，使用此腔(3)是有利的。因此，形成底的下部Pl可以接收充分慢的并且減弱的沖擊，避免在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近下部Pl和/或P3的情況下的存儲(chǔ)裝置的損傷。
[0212]參考之前針對(duì)J、J1和J2的解釋，調(diào)整限定為S4/S1比率的制動(dòng)系數(shù)J3，以便當(dāng)重物未在段S4的腔(3)中時(shí)安全因子(V，J3)趨于I，或者當(dāng)重物M在段S4的腔(3)中時(shí)安全因子在0.7和I之間。從而，在段S4的腔(3)中減慢的重物M可以安全地停留在腔(3)中并且接著在形成腔(2)和/或腔(3)的底的下部Pl和/或P3中。
[0213]腔(3)可以由致密材料或者彈性材料或者泡沫或者任何其它具有用于根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置的平滑操作的良好特性的材料制成。
[0214]圖9為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第五優(yōu)選配置的縱截面。根據(jù)本配置的裝置具有和之前配置相同的結(jié)構(gòu)和功能特征。此裝置與之前配置不同之處在于，此裝置包括具有相同或者不同質(zhì)量的若干重物M1、M2、M3等。將這些重物存儲(chǔ)在循環(huán)腔(2)的頂部。依次在相同循環(huán)腔中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)(I)的電需要致動(dòng)這些重物，這增加可以被再分配到網(wǎng)絡(luò)的總能量。
[0215]有利地，如圖4i和4j所示，重物包括以線性層疊方式有效地相繼存儲(chǔ)重物的孔。
[0216]有利地，重物被存儲(chǔ)在腔(2)的頂部，尤其是在孔或者凹處(pocket) (10)中的平臺(tái)上，以便在諸如地震的環(huán)境表面上的故障或者振動(dòng)的條件下，它們可以保持穩(wěn)定。凹處或者孔(10)由混凝土或者彈性體制成。
[0217]根據(jù)本發(fā)明的其它說(shuō)明，可以同時(shí)致動(dòng)重物Ml、M2、M3等而沒有碰撞，從而遵守兩個(gè)連續(xù)或者后續(xù)的重物之間的等待時(shí)間。此等待時(shí)間足夠用于在腔(2)的底處彼此層疊重物。該同時(shí)行為增加分配到網(wǎng)絡(luò)的功率并且在下降期間重物不會(huì)彼此碰撞。
[0218]根據(jù)本發(fā)明的其它說(shuō)明，裝置還至少包括一個(gè)或多個(gè)腔(2)。這些腔(2)都配有控制儀器和至少一個(gè)或多個(gè)重物。將所有腔(2)的控制儀器協(xié)調(diào)以連續(xù)地向網(wǎng)絡(luò)提供能量和/或較大功率和/或傳遞到網(wǎng)絡(luò)的較大瞬時(shí)能量。
[0219]有利地,包括至少一個(gè)重物的所有腔(2)同時(shí)操作。
[0220]有利地，至少包括一個(gè)重物的腔⑵依次操作。
[0221]圖10或圖12為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第六優(yōu)選配置的橫截面。
[0222]在圖10和/或圖12的優(yōu)選配置中，循環(huán)腔⑵至少分別包括段S21、S22、S23的三個(gè)重物M1、M2、M3。彼此之間的距離為dl2、dl3和d23。這些重物可以同時(shí)在腔(2)中安全地移動(dòng)或者具有延遲，滿足如之前配置中所限定的裝置的所有操作條件。添加額外的安全條件，例如，與(S21+S22+S23)/S1比率相對(duì)應(yīng)的制動(dòng)系數(shù)J4以及與電荷交換系數(shù)(chargeexchange coefficient)相對(duì)應(yīng)的 dl2/d、d23/d、dl3/d 比率。使用參數(shù) J4 以及 dl2/d、d23/d和dl3/d以適應(yīng)裝置至之前限定的標(biāo)準(zhǔn)，以便在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近下部時(shí)安全因子Q(V，J4)大于0.7，優(yōu)選趨于I。也就是說(shuō)，在腔(2)中的流體Fl和/或F2中的一個(gè)之間的摩擦力大于每個(gè)重物Ml、M2、M3載荷的0.7倍。這樣，可以簡(jiǎn)易安全地將重物M1、M2、M3減慢而沒有損傷形成底Pl的下部或者腔(2)。再者，最小距離dl2、dl3和d23是必需的以避免在重物之間的可破壞裝置或者導(dǎo)致故障的接觸。也需要通過(guò)電荷交換系數(shù)確定的安全間隙，以阻止重物接觸腔(2)，重物接觸腔(2)可導(dǎo)致裝置的破壞或者故障或者地震波。優(yōu)選地，每個(gè)交換系數(shù)等于0.3或者0.2。
[0223]有利地，在正常操作中安全因子Q(V，J4)小于0.7，S卩，在腔(2)中的流體Fl和/或F2中的一個(gè)之間的摩擦力小于重物M的載荷的0.7倍。
[0224]根據(jù)本發(fā)明的其它說(shuō)明，適應(yīng)與(S21+S22+S23)/S3比率相對(duì)應(yīng)的制動(dòng)系數(shù)J5，以便在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近形成底Pl的下部時(shí)的情況下，在腔(2)的下部中的流體Fl和/或F2中的一個(gè)和重物M1、M2以及M3之間的摩擦力足夠重要，以致在到達(dá)下部Pl之前將所述重物Ml、M2、M3減慢。也就是說(shuō)，在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近形成底Pl的下部時(shí)的條件下，安全因子Q(V，J5)必須趨于I。
[0225]然而，在根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置的為特殊配置的第六配置中，在有些情況下，可以實(shí)施特殊方法。
[0226]根據(jù)依照本發(fā)明的能量存儲(chǔ)裝置的備選配置，第一重物Ml先下降，第二重物M2相對(duì)于第一重物延遲delta下降，并且第三重物M3相對(duì)于第一重物延遲delta2下降。Delta和delta2可以在O和一些秒之間變化，以便控制裝置以向網(wǎng)絡(luò)(I)的操作提供足夠和必須的電功率。從而,可以將此方法供應(yīng)的總功率調(diào)整到網(wǎng)絡(luò)(I)的需要,例如,無(wú)論一個(gè)重物的運(yùn)動(dòng)如何(例如停止和/或減速和/或加速和/或常規(guī)線性運(yùn)動(dòng))，總功率可以保持恒定。
[0227]根據(jù)本發(fā)明的能量存儲(chǔ)裝置的另一備選配置，第一重物Ml在第二流體中，其功率生產(chǎn)被切斷以便將其加速直到達(dá)到選定的標(biāo)稱操作速度。同時(shí)，通過(guò)重物M2和M3產(chǎn)生電功率。三個(gè)重物不同時(shí)跨過(guò)第二流體更方便和安全這一事實(shí)支持了此選擇，因?yàn)槟Σ亮勺兊酶@著。
[0228]根據(jù)依照本發(fā)明的能量存儲(chǔ)裝置的另一備選配置，當(dāng)?shù)谝恢匚颩l接近標(biāo)稱速度時(shí)，另外兩個(gè)重物M2和M3被減慢直到零速度并且僅重物Ml生產(chǎn)用于網(wǎng)絡(luò)需要的有用電功率。當(dāng)接近形成底的腔⑵和/或⑶的下部時(shí)，將重物Ml停止并且將重物M2的運(yùn)動(dòng)加速到選擇的標(biāo)稱速度，該標(biāo)稱速度對(duì)于產(chǎn)生足夠電功率是必需的。接著M3移動(dòng)。通過(guò)這種方式，三個(gè)重物做同樣的運(yùn)動(dòng)。第二重物的運(yùn)動(dòng)具有相對(duì)于第一重物的延遲delta3，并且第三重物的運(yùn)動(dòng)具有從第一重物和/或第二重物的延遲delta4。在通過(guò)重物M2的電能的生產(chǎn)期間，重物Ml被提高，并且接著在通過(guò)重物M3的電能生產(chǎn)期間，重物M2被提高。從而，重復(fù)標(biāo)稱功率生產(chǎn)的循環(huán)以確保電網(wǎng)絡(luò)的平滑操作。
[0229]根據(jù)本發(fā)明的能量存儲(chǔ)裝置的另一備選配置，通過(guò)重物M2和M3以調(diào)整的功率(regulated power)產(chǎn)生電功率，以致所得到的阻力力矩補(bǔ)償初始加速，其允許通過(guò)重物Ml的電功率的生產(chǎn)。該功率低于與補(bǔ)償初始加速的阻力力矩相對(duì)應(yīng)的功率?？梢灾鸩降卦黾釉摴β识瑫r(shí)維持加速度到不為零的正值。
[0230]根據(jù)本發(fā)明的如圖11所示的其它備選配置，腔(2)也配有至少兩個(gè)軌或者滑道
(10)，軌道或者滑道被穩(wěn)固地附著到腔(2)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并且可以被用以在循環(huán)腔之內(nèi)移動(dòng)或者滑動(dòng)重物。
[0231]有利地，重物，優(yōu)選每個(gè)重物，還至少包括兩個(gè)輪，輪具有與重物一體的轉(zhuǎn)動(dòng)軸并且可以在至少一個(gè)軌(10)上移動(dòng)。
[0232]根據(jù)本發(fā)明的其它說(shuō)明，如圖12所示，腔至少包括兩個(gè)重物，優(yōu)選三個(gè)重物，并且至少包括兩個(gè)軌支撐(11)，優(yōu)選三個(gè)軌支撐(11)，每個(gè)軌支撐由兩個(gè)軌(10)組成。通過(guò)這種方式，能夠在相同腔中沿著不同良好限定的路徑滑動(dòng)三個(gè)重物。
[0233]根據(jù)本發(fā)明的其它說(shuō)明，裝置進(jìn)一步至少包括相同或者不同性質(zhì)的2N個(gè)線纜C，其中N為自然數(shù)，優(yōu)選為16個(gè)線纜C，線纜C至少被連接到平衡所有線纜上的力的提升梁
(12)。所述提升梁(12)被連接到至少機(jī)械鎖定系統(tǒng)(13)，機(jī)械鎖定系統(tǒng)鎖定重物到提升梁(12)或者從提升梁(12)解鎖重物，通過(guò)至少配有兩個(gè)輪的單元引導(dǎo)所述提升梁和/或機(jī)械系統(tǒng)。
[0234]有利地，裝置進(jìn)一步至少包括在平臺(tái)上移動(dòng)的鼓狀物T，使得能夠支撐重物M的質(zhì)量，因?yàn)樗恢苯臃峙湓诟鞣N線纜上。鼓狀物T也可以容易地移動(dòng)并且控制各種重物。如果一個(gè)線纜破裂，可以通過(guò)其它線纜始終維持重物。
[0235]有利地，重物包括被用作為鉤定或者緊固點(diǎn)的機(jī)械緊固系統(tǒng)(14)，通過(guò)機(jī)械緊固工具(13)將重物附著到該機(jī)械緊固系統(tǒng)。緊固工具可以為鉤子或者在機(jī)械領(lǐng)域公知的其它緊固系統(tǒng)。
[0236]有利地，重物至少具有等于3或者從3到10的密度，以便它可以在流體Fl和/或F2中容易地移動(dòng)。
[0237]有利地，腔具有至少為3米或者10米的直徑。
[0238]本發(fā)明的另一備選配置將根據(jù)本發(fā)明的能量存儲(chǔ)裝置連接到諸如海上風(fēng)力發(fā)電廠的發(fā)電廠。在此配置中，通過(guò)電壓放大器或者存儲(chǔ)裝置放大由海上或者陸上風(fēng)力廠生成的電功率，以致在消耗網(wǎng)絡(luò)上攜帶用于電網(wǎng)供應(yīng)的足夠功率。
[0239]本發(fā)明通過(guò)提出用于存儲(chǔ)可回收能量的具有高總效率的綠色裝置，解決了上述問(wèn)題，該綠色裝置包括:
[0240]-至少具有段S2的緊湊和致密重物M，重物M具有至少為I的密度和至少為10000kg的質(zhì)量，
[0241]-至少循環(huán)腔(2)，限定對(duì)于重物M的移動(dòng)范圍；所述腔(2)具有至少為20米的高度H、優(yōu)選為1m的至少為Im的特征行進(jìn)尺寸d、劃定內(nèi)部環(huán)境界限的段S1、形成底的下部P1、被打開到平臺(tái)的能接近的頂部P2;所述腔(2)具有位移的主軸YY’并且包含至少一種流體F，
[0242]-至少一個(gè)線纜C，其將重物M鏈接到至少一個(gè)鼓狀物T且到包括鼓狀物T的鎖定和解鎖系統(tǒng)的至少第一單元；此第一單元在給定時(shí)間期間以及以給定高度，維持重物在腔
(2)內(nèi)部的穩(wěn)定位置或者在所述腔(2)的平臺(tái)上，而沒有勢(shì)能的損失。
[0243]-至少包括電動(dòng)馬達(dá)ME的至少第二單元，其通過(guò)驅(qū)動(dòng)鼓狀物T將來(lái)自供電網(wǎng)絡(luò)
(I)的電功率轉(zhuǎn)換成重力勢(shì)能；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的電功率是豐富的和可用的時(shí)，此第二單元將增加重物M的高度，
[0244]-至少由機(jī)械連接到鼓狀物T的發(fā)電機(jī)GE組成的至少第三單元，其控制重物M的速度并且向網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)所需電功率；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)需要電功率時(shí)，此第三單元將降低重物M的高度，將重物M的重力勢(shì)能和可能的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電功率；被轉(zhuǎn)換的重力勢(shì)能和可能的動(dòng)能將被傳遞到網(wǎng)絡(luò)，
[0245]-用于當(dāng)重物靠近腔(2)的底時(shí)測(cè)量所述重物M的高度的至少第四單元，
[0246]-至少第五控制單元，其由計(jì)算機(jī)組成，用于根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)電功率的量和可用性、此網(wǎng)絡(luò)所需的電能和所述重物的所述位置來(lái)實(shí)時(shí)或者延時(shí)地控制以上所述第一、第二和第三單元。
[0247]有利的是:
[0248]-之前限定的腔(2)設(shè)計(jì)和/或加固有特定和復(fù)合結(jié)構(gòu)的材料，該材料可以承受當(dāng)與重物M在所述腔(2)中下落時(shí)釋放的最大功率相對(duì)應(yīng)的高能量的沖擊，而沒有風(fēng)險(xiǎn)，
[0249]-之前限定的重物M具有合適的流體動(dòng)力和/或氣體動(dòng)力外形，以致在正常操作中，通過(guò)流體F施加到所述重物M的流體動(dòng)力和/或氣體動(dòng)力摩擦力通常是可忽略的并且從而在腔⑵之內(nèi)的流體F可以自由流動(dòng)，而沒有顯著干擾重物M在腔⑵中的運(yùn)動(dòng)，
[0250]-與所述能量存儲(chǔ)裝置的正常和異常操作相對(duì)應(yīng)的安全因子為多-對(duì)-一或者一-對(duì)-多或者多-對(duì)-多；在正常模式中，所述因子Q小于預(yù)定值Qmin，并且在異常模式中，因子Q小于比Qmin大的值，
[0251]-腔⑵具有至少為I米優(yōu)選為6米或者10米的特征行進(jìn)尺寸d。
[0252]有利的是:
[0253]-腔(2)至少包括分別具有密度Dl和D2的第一流體Fl和第二流體F2，而使Dl比D2小得多；在腔中分配流體Fl和F2，以便分別完全填充分別與高度Hl和H2相對(duì)應(yīng)的體積Vl和V2。
[0254]-腔⑵在其下部至少包括一個(gè)抗振動(dòng)和/或沖擊吸收彈性懸掛系統(tǒng)；通過(guò)允許系統(tǒng)在腔⑵內(nèi)部的容易滑動(dòng)的支承，將系統(tǒng)安裝在腔⑵的底，以致倘若線纜破裂和/或故障和/或過(guò)大速度時(shí)，系統(tǒng)可以吸收當(dāng)重物M在腔(2)中下落時(shí)所釋放的最大功率；
[0255]-適應(yīng)制動(dòng)系數(shù)J以致安全因子在正常操作中Q小于0.7，和/或在故障和/或過(guò)大速度和/或接近下部Pl時(shí)的條件下，大于0.7 (優(yōu)選趨于I)；
[0256]-重物M包括流體力學(xué)或者流體機(jī)電系統(tǒng)，其包括至少工具(7)和放置在重物M的底的至少端口 ￠)，所述工具在流體施加的推力的影響下能夠在端口(6)的一部分之內(nèi)移動(dòng)；
[0257]-環(huán)境的安全因子Q和重物M的速度V與所述流體力學(xué)或者流體機(jī)電系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，以致重物M可以根據(jù)環(huán)境的安全因子Q、重物M的速度和流體Fl和/或F2調(diào)節(jié)和/或停止其運(yùn)動(dòng)；
[0258]-重物配有鉆孔或者凹處(8)；
[0259]-平臺(tái)包括存儲(chǔ)塊所必需的鉆孔或者凹處(9)；
[0260]-腔(2)還包括位于腔(2)的下部、在高度H3的段S3，并且調(diào)整制動(dòng)系數(shù)J，以致在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近下部Pl時(shí)的條件下，段S3中的安全因子Q足夠高，以便在達(dá)到下部Pl之前停止重物。
[0261]-腔⑵還包括位于腔⑵的下部、在高度H4上的段S4的另一個(gè)腔(3)，所述腔(3)包括在其側(cè)面上大于3平方厘米的段的一個(gè)或多個(gè)的孔和至少具有小于1.1的密度的流體和/或制動(dòng)系數(shù)J2被調(diào)整，以致在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近下部Pl時(shí)的條件下，腔(3)中的安全因子足夠高，以便在到達(dá)下部Pl之前，通過(guò)以所述孔排放特定量流體F、Fl和/或F2停止重物M ;腔(3)被設(shè)計(jì)有恰當(dāng)和特定的材料，該材料能夠承受與當(dāng)重物在腔(3)中下落時(shí)所釋放的最大能量相對(duì)應(yīng)的高功率的沖擊，而沒有風(fēng)險(xiǎn)；
[0262]-腔(3)為可移動(dòng)的，包括在其下部的孔并且可以在所希望的時(shí)間時(shí)在腔(2)之內(nèi)移動(dòng)，而沒有干擾流體F、F1和/或F2的流動(dòng)；所述腔(3)在腔(2)中并且在優(yōu)選接近形成底Pl的下部的流體密度高的區(qū)域中穩(wěn)定位置浮置；所述腔(3)在特定高度接收重物并且安全地引導(dǎo)它到形成底的下部P1，同時(shí)有效地將其減慢。
[0263]還有利的是:
[0264]-裝置進(jìn)一步至少包括連接到重物M的第六機(jī)載單元，所述單元包括電子的和/或電磁檢測(cè)裝置，其以實(shí)時(shí)或者延時(shí)的方式，在離重物M數(shù)米遠(yuǎn)處，安全地識(shí)別重物M在向上和向下運(yùn)動(dòng)期間的各種位置，安全地識(shí)別障礙和/或流體F、Fl和/或F2的密度和/或壓力的改變和/或流體F、Fl和/或F2的相對(duì)于重物M的相對(duì)速度，并且局部減慢重物M在腔(2)和/或腔(3)之內(nèi)的運(yùn)動(dòng)和/或所述檢測(cè)裝置控制重物M從密度Dl的流體到密度D2的流體的通過(guò)期間的速度，并且反之亦然，以確保安全地進(jìn)行介質(zhì)的改變。
[0265]還有利的是:
[0266]-第五控制單元的計(jì)算機(jī)能夠翻譯指令，該指令用于限定第一流體中的初始時(shí)間TO (在初始時(shí)間TO將致動(dòng)第一單元并且至少重物M將被釋放)、用于至少一個(gè)重物M的加速時(shí)間TCL1、從時(shí)間Tl到加速終止期間再分配到網(wǎng)絡(luò)的功率、在其期間下降速度將被第三單元控制以得到適合于網(wǎng)絡(luò)所需要的功率的速度的時(shí)間TVC1、在其期間至少一個(gè)重物M的速度將被調(diào)整以安全地跨過(guò)第二流體的減速時(shí)間TVD、至少一個(gè)重物M在第二流體中的加速時(shí)間TCL2、在其期間下降速度將被第三單元控制以達(dá)到在第二流體中的適合于網(wǎng)絡(luò)所需要的功率的速度的時(shí)間TVC2、將所述速度重置到零所需的時(shí)間TF ；
[0267]-裝置進(jìn)一步包括具有快速釋放的能量存儲(chǔ)電池；該電池被設(shè)置在發(fā)電機(jī)和網(wǎng)絡(luò)之間并且在等待時(shí)間TCLl和/或TCL2期間將能量傳遞到網(wǎng)絡(luò)，該等待時(shí)間為至少重物M在正常操作中達(dá)到速度V或者V’所需的時(shí)間，此速度小于6米每秒。
[0268]有利的是:
[0269]-裝置包括若干具有相同或者不同質(zhì)量的重物，重物被存儲(chǔ)在循環(huán)腔(2)的頂部；在相同的循環(huán)腔⑵中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)⑴的電需求，依次致動(dòng)所述重物，這樣增加傳遞到網(wǎng)絡(luò)的總再分配能量和/或瞬時(shí)功率，和/或所述裝置還包括若干均包含控制儀器和至少一個(gè)或多個(gè)重物的循環(huán)腔(2);調(diào)整所述儀器以便給出較短響應(yīng)時(shí)間和/或較高能量和/或較高瞬時(shí)能量到網(wǎng)絡(luò)；
[0270]-腔(2)至少包括分別具有段S21、S22、S33的3個(gè)重物Ml、M2、M3，重物通過(guò)距離dl2、dl3和d23彼此分離，這些重物能夠同時(shí)或者具有延時(shí)地在所述腔中移動(dòng)；
[0271]-調(diào)整制動(dòng)系數(shù)J4，以便在腔(2)中的安全因子Q在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近下部Pl時(shí)的情況下大于0.7，優(yōu)選趨于1，和/或在正常操作中所述安全因子小于
0.7，和/或調(diào)整制動(dòng)系數(shù)J5，以便在所述下部的安全因子Q在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近下部Pi時(shí)的情況下足夠高，優(yōu)選趨于或者等于1，以致在到達(dá)下部Pi之前將所述重物M減慢；
[0272]-腔(2)進(jìn)一步至少包括兩個(gè)軌支撐(11)，優(yōu)選三個(gè)軌支撐(11)，每個(gè)軌支撐
(11)包括被安全安裝在腔(2)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的兩個(gè)軌或者兩個(gè)滑道(10)；
[0273]-重物進(jìn)一步至少包括兩個(gè)具有與重物一體的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的并且能夠在至少一個(gè)軌上行進(jìn)的輪；
[0274]-裝置進(jìn)一步至少包括2N個(gè)線纜C，其中N為自然數(shù)，優(yōu)選16個(gè)被連接到至少一個(gè)平衡所有線纜C上的力的提升梁(12)的線纜C，所述提升梁(12)被連接到至少機(jī)械鎖定系統(tǒng)(13)，機(jī)械鎖定系統(tǒng)(13)用于鎖定重物到提升梁(12)或者從提升梁(12)解鎖重物，所述提升梁(12)和/或機(jī)械系統(tǒng)(13)被至少配有兩個(gè)輪的單元引導(dǎo)；
[0275]-裝置還至少包括可以在平臺(tái)上移動(dòng)的鼓狀物T；
[0276]-腔為幾乎垂直的礦井或者自然或人工的盆地；
[0277]-裝置被耦合到諸如海上或者陸上風(fēng)力電廠的電廠。
[0278]本發(fā)明還通過(guò)提供用于存儲(chǔ)可回收電功率的具有高總效率的方法解決了上述問(wèn)題，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)⑴的電能是豐富的和可用的時(shí)候，從網(wǎng)絡(luò)⑴電能取走電能并且當(dāng)需要時(shí)，將電功率再分配到網(wǎng)絡(luò)(I);使用此方法以操作根據(jù)前述配置的任何一個(gè)的裝置。
[0279]可以根據(jù)下列步驟控制電能存儲(chǔ)和釋放循環(huán):
[0280]-步驟a)網(wǎng)絡(luò)的電能一旦是豐富的和可用的，第二單元就通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)的電能轉(zhuǎn)換成重力勢(shì)能，沿著位移的主軸或者另一路徑增加重物M的高度；若所述豐富的和可用的電能是可能的話，重物M被升到其最大高度，例如在平臺(tái)P2上；從而重物M具有獲得的可以進(jìn)一步全部或者部分地釋放的重量勢(shì)能。
[0281]-步驟b)通過(guò)第一單元將至少重物M維持在穩(wěn)定平衡位置，例如在腔(2)的平臺(tái)P2上并且處于給定高度而沒有能量損失。
[0282]-步驟c)在時(shí)間T= T0，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)需要能量時(shí)或者稍微提前，第一單元釋放無(wú)初始速度的至少一個(gè)重物M ;接著在TCLl的加速時(shí)間期間通過(guò)其重力的影響加速重物M，直到其在時(shí)間Tl時(shí)達(dá)到所希望的速度Vl = V ;在時(shí)間TCLl期間，功率逐步增加到在時(shí)間Tl時(shí)電功率 PUl = PU,
[0283]-步驟d)從時(shí)間Tl直到時(shí)間T2，第三單元將所需電功率PU傳遞到網(wǎng)絡(luò)；調(diào)整重物的速度以便提供網(wǎng)絡(luò)所需的電功率；例如，如果對(duì)能量的需求是連續(xù)的，則下降速度為恒定，因?yàn)樵赥2和Tl之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間等于TVC1，
[0284]-步驟e)在T2和T3之間，第六單元檢測(cè)第二流體，并且在時(shí)間TVD的時(shí)長(zhǎng)期間重物被移動(dòng)，以便調(diào)整時(shí)間T3處的速度以允許重物在T3時(shí)安全地跨過(guò)第二流體，優(yōu)選以小于V的速度V3跨過(guò)，
[0285]-步驟f)在時(shí)間T= T3時(shí)，重物以速度V3安全地跨過(guò)第二流體并且根據(jù)網(wǎng)絡(luò)(I)的能量需要，在加速時(shí)間TCL2期間在其重力的影響下將其再次加速，直到其在時(shí)間Τ4時(shí)達(dá)到速度V4 = V’ ；在時(shí)間TCL2期間，功率逐步增加到在時(shí)間Τ4時(shí)電功率PU2 = TO’，優(yōu)選PUl = PU2,
[0286]-步驟g)從時(shí)間T4，第三單元將所需的電功率PU’提供到網(wǎng)絡(luò)直到時(shí)間T5;調(diào)整所述重物的速度以向網(wǎng)絡(luò)提供所需功率；例如，如果對(duì)功率的需求是連續(xù)的，則下降速度將為恒定，由于在T5和T4之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間等于TVC2，
[0287]-步驟h)在T5和T6之間，第四單元和第六單元檢測(cè)腔(2)的和/或腔(3)的下部，并且在時(shí)間TF期間移動(dòng)重物，以便在時(shí)間T6時(shí)將重物速度重置到零，
[0288]-步驟i)當(dāng)已經(jīng)進(jìn)行若干電功率生成的循環(huán)并且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的功率是豐富的和可用的時(shí)，我們回到步驟a)。
[0289]有利地是，所述方法由至少兩個(gè)重物Ml、M2組成，第一重物Ml先下降，第二重物M2相對(duì)于第一重物延遲delta下降，并且可以調(diào)整此方法傳遞的總功率到網(wǎng)絡(luò)(I)的需要；例如，不管重物中的一個(gè)的運(yùn)動(dòng)如何，諸如停止和/或減速和/或加速和/或常規(guī)線性運(yùn)動(dòng)和在重物的上升期間，總功率可以保持幾乎恒定。
[0290]有利地是，所述方法允許重物M在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近下部Pl的情況下，控制和/或停止其運(yùn)動(dòng)，如下所示:
[0291]-在正常操作中，壓力PA幾乎等于壓力PB，安全因子Q小于0.7并且制動(dòng)系數(shù)被調(diào)整到安全因子和重物M的速度；
[0292]-當(dāng)壓力PB與壓力PA不同時(shí)，優(yōu)選PB大于壓力PA，和/或在異常操作中當(dāng)安全因子Q趨于1、優(yōu)選大于0.7時(shí)，在孔￠)中的流體Fl和/或Fl在工具(7)施加顯著的推力；
[0293]-工具(7)移出孔，導(dǎo)致在安全因子Q和制動(dòng)系數(shù)J和/或Jl和/或J2和/或J3的增加，優(yōu)選制動(dòng)系數(shù)小于或者等于1，重物M的速度隨后降低；
[0294]-當(dāng)重物速度回到正常和/或當(dāng)壓力PA變得幾乎等于壓力PB時(shí)，工具(7)返回其初始位置并且重物M可以生產(chǎn)標(biāo)稱功率到網(wǎng)絡(luò)或者安全地停留在形成腔(2)和/或(3)的底的下部Pl中。
[0295]有利地，在重物M的與網(wǎng)絡(luò)(I)對(duì)電能的需求相對(duì)應(yīng)的下降階段期間，通過(guò)在TO和T3之間的三種類型的運(yùn)動(dòng)操縱重物M在第一流體中的運(yùn)動(dòng):
[0296]-在TO和Tl之間的時(shí)間TCLl期間的加速運(yùn)動(dòng)，
[0297]-在Tl和T2之間的時(shí)間TVCl期間，對(duì)于所網(wǎng)絡(luò)對(duì)電功率的需求而言足夠的運(yùn)動(dòng)
[0298]-適合于充分安全條件的以在T2和T3之間的時(shí)間TVD期間安全地跨過(guò)第二流體的運(yùn)動(dòng)。
[0299]有利地，在第二流體中，也通過(guò)在T3和T6之間的三種類型的運(yùn)動(dòng)操縱重物M的運(yùn)動(dòng):
[0300]-首先地，加速運(yùn)動(dòng)，其對(duì)于在TCL2期間網(wǎng)絡(luò)(I)對(duì)電力的需求而言足夠，
[0301]-接著適合用于在時(shí)間TVC2期間網(wǎng)絡(luò)對(duì)電功率的需求的運(yùn)動(dòng)，
[0302]-最終，在時(shí)間TF期間的減速運(yùn)動(dòng)。
[0303]根據(jù)本發(fā)明的能量存儲(chǔ)裝置使用簡(jiǎn)單技術(shù)和手段。可以看出，能夠工業(yè)化生產(chǎn)裝置以及限定用于存儲(chǔ)和再分配能量的方法，該方法為當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的能量是豐富的和廉價(jià)的時(shí)侯存儲(chǔ)大量能量并且當(dāng)需要時(shí)，以低成本和環(huán)境友好的方式通過(guò)良好響應(yīng)和高功率將其再分配到網(wǎng)絡(luò)。
[0304]與我們不可以用小成本存儲(chǔ)大量可以被通過(guò)良好響應(yīng)再分配到網(wǎng)絡(luò)的能量這一想法相反，本發(fā)明中所開發(fā)的裝置和方法提供了對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)解決方案。
[0305]專業(yè)人員將能夠運(yùn)用本發(fā)明到許多其他相似系統(tǒng)，而沒有在所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的框架之外。例如，可以用鏈替代線纜C或者可以將馬達(dá)和發(fā)電機(jī)組合到包括允許以馬達(dá)模式或者發(fā)電機(jī)模式使用線圈的電子切換系統(tǒng)的馬達(dá)-發(fā)電機(jī)中。
[0306]本發(fā)明不限制于此處所描述和所示出的配置和備選，而專業(yè)人員將能夠帶來(lái)任何一致的變化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于存儲(chǔ)可回收能量的具有高總效率的綠色裝置，所述裝置包括: -具有段S2的緊湊和致密的至少重物M，所述重物具有至少為I的密度和至少為1000kg的質(zhì)量， -至少幾乎垂直的循環(huán)腔⑵，所述腔⑵限定所述重物M的移動(dòng)范圍；所述腔⑵具有至少為20米的高度H、特征行進(jìn)尺寸d、劃定內(nèi)部環(huán)境的界限的段S1、形成底的下部P1、被打開到平臺(tái)的能接近的頂部P2 ;所述腔(2)具有位移的主軸YY’并且包括至少一種流體F， -至少一個(gè)線纜C，所述線纜C將所述重物M鏈接到至少一個(gè)鼓狀物T和包括所述鼓狀物T的鎖定和解鎖系統(tǒng)的至少第一單元；所述第一單元在給定時(shí)間期間及給定高度處，維持所述重物在所述腔(2)內(nèi)部的穩(wěn)定位置或者維持所述重物在所述腔(2)的所述平臺(tái)上而沒有勢(shì)能的損失， -至少第二單元，所述第二單元包括至少電動(dòng)馬達(dá)ME，所述電動(dòng)馬達(dá)ME通過(guò)驅(qū)動(dòng)所述鼓狀物T將來(lái)自供電網(wǎng)絡(luò)(I)的電功率轉(zhuǎn)換成重力勢(shì)能；當(dāng)所述網(wǎng)絡(luò)的所述電功率是豐富的和可用的時(shí)，所述第二單元將增加所述重物M的所述高度， -至少第三單元，所述第三單元至少由機(jī)械連接到所述鼓狀物T的發(fā)電機(jī)GE組成，所述發(fā)電機(jī)GE控制所述重物M的速度并且將需要的電功率供應(yīng)給所述網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)所述網(wǎng)絡(luò)需要電功率時(shí)，通過(guò)將所述重物M的所述重力勢(shì)能和可能的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電功率，所述第三單元將降低重所述物M的所述高度；經(jīng)轉(zhuǎn)換的重力勢(shì)能和可能的動(dòng)能將被傳遞到所述網(wǎng)絡(luò)， -至少第四單元，所述第四單元用于至少當(dāng)所述重物靠近所述腔(2)的所述底部時(shí)測(cè)量所述重物M的所述高度， -至少第五控制單元，由計(jì)算機(jī)組成，用于根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)電功率的量和可用性、所述網(wǎng)絡(luò)所需的電能和所述重物M的所述位置來(lái)實(shí)時(shí)或者延時(shí)地控制以上所述第一、第二和第三單元， 其特征在于 -所述腔(2)設(shè)計(jì)有和/或加固有特定和復(fù)合結(jié)構(gòu)的材料，所述材料能承受當(dāng)與所述重物M在所述腔(2)中下落時(shí)釋放的最大功率相對(duì)應(yīng)的高能量的沖擊， -所述重物M具有適當(dāng)?shù)牧黧w動(dòng)力和/或氣體動(dòng)力外形，以便在正常操作中，通過(guò)所述流體F施加到所述重物M的流體動(dòng)力和/或氣體動(dòng)力摩擦通?？珊雎?，從而在所述腔(2)之內(nèi)的所述流體F能自由流動(dòng)，而沒有顯著干擾所述重物M在所述腔(2)中的所述運(yùn)動(dòng)， -與所述功率存儲(chǔ)裝置的正常和異常操作相對(duì)應(yīng)的安全因子Q為多-對(duì)-一或者一-對(duì)-多或者多-對(duì)-多；所述因子Q在正常模式小于預(yù)定值Qmin，并且在異常模式小于比Qmin大的值， -所述腔(2)具有至少為I米、優(yōu)選6米或者10米的特征行進(jìn)尺寸d。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述腔(2)至少包括分別具有密度Dl和D2的第一流體Fl和第二流體F2，以便Dl比D2小得多；在所述腔中分配流體Fl和F2，以便分別在各高度Hl和H2處分別完全填充體積Vl和V2。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，所述腔(2)在其下部至少包括一個(gè)抗振動(dòng)和/或沖擊吸收彈性懸掛系統(tǒng)；通過(guò)允許所述系統(tǒng)在所述腔(2)內(nèi)部容易地滑動(dòng)的支承，將所述系統(tǒng)安裝在所述腔(2)的所述底，以致倘若線纜破裂和/或故障和/或過(guò)大速度時(shí)，所述系統(tǒng)能吸收當(dāng)所述重物M在所述腔(2)中下落時(shí)所釋放的所述最大功率。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，適應(yīng)所述制動(dòng)系數(shù)J以便所述安全因子Q在正常操作中小于0.7，和/或在故障和/或過(guò)大速度和/或接近所述下部Pl時(shí)的情況下，大于0.7，優(yōu)選趨于I。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，所述重物M包括流體力學(xué)或者流體機(jī)電系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少工具(7)和放置在所述重物M的所述下部中的至少端口(6)以及所述流體Fl和/或F2，所述工具在所述流體施加的推力的影響下能夠在所述端口(6)的一部分之內(nèi)移動(dòng)，并且其特征在于，所述環(huán)境的所述安全因子Q和所述重物M的所述速度V與所述流體力學(xué)或者流體機(jī)電系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，以便所述重物M能根據(jù)所述環(huán)境的所述安全因子Q、所述重物M的所述速度和所述流體Fl和/或F2調(diào)節(jié)和/或停止其運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，所述腔(2)還包括位于所述腔(2)的所述下部中并且在高度H3上的段S3，并且在于，所述制動(dòng)系數(shù)Jl被調(diào)整，以致在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近所述下部Pl時(shí)的情況下，在段S3中的所述安全因子Q足夠高，以便在到達(dá)所述下部Pl之前停止所述重物M。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，所述腔(2)還包括位于所述腔(2)的所述下部中并且在高度H4上的段S4的另一個(gè)腔(3)，所述腔(3)包括在其側(cè)表面上大于3平方厘米的段的一個(gè)或多個(gè)孔和具有至少小于1.1的密度的至少一流體，和/或在于，所述制動(dòng)系數(shù)J2被調(diào)整，以致在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近所述下部Pl時(shí)的情況下，所述腔(3)中的所述安全因子足夠高，以便在到達(dá)所述下部Pl之前，通過(guò)以所述孔排放特定量的所述流體F、F1和/或F2停止所述重物M，所述腔(3)能夠承受與當(dāng)所述重物M在所述腔(3)中下落時(shí)所釋放的所述最大能量相對(duì)應(yīng)的高功率的沖擊，而沒有風(fēng)險(xiǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于，所述腔(3)為可移動(dòng)的，包括在其下部的孔并且能在所希望的時(shí)間在所述腔(2)之內(nèi)移動(dòng)，而沒有干擾所述流體F、F1和/或F2的流動(dòng)；所述腔(3)在所述腔(2)之內(nèi)在優(yōu)選接近形成底的所述下部Pl的所述流體密度高的區(qū)域中的穩(wěn)定位置中浮置；所述腔(3)在特定高度接收所述重物并且安全地將它引導(dǎo)到形成底的所述下部P1，同時(shí)有效地將所述重物減慢。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括附著到所述重物M的至少第六機(jī)載單元，所述單元包括電子和/或電磁檢測(cè)裝置，所述裝置以實(shí)時(shí)或者延時(shí)的方式在離所述重物M數(shù)米遠(yuǎn)處，安全地識(shí)別在下落和/或上升運(yùn)動(dòng)期間所述重物M的所述不同位置，安全地識(shí)別障礙和/或所述流體F、Fl和/或F2的密度和/或壓力的改變、和/或所述流體F、F1和/或F2相對(duì)于所述重物M的相對(duì)速度，并且局部減慢所述重物M在所述腔(2)和/或腔(3)之內(nèi)的所述運(yùn)動(dòng)，和/或在于，所述檢測(cè)裝置控制從密度Dl的所述流體到密度D2的所述流體的通過(guò)期間的所述重物M的所述速度，以確保安全地進(jìn)行介質(zhì)的改變。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，所述第五控制單元的計(jì)算機(jī)能夠翻譯指令，所述指令用于限定，在所述第一流體中時(shí)將致動(dòng)所述第一單元并且至少釋放重物M的所述初始時(shí)間T0、用于至少一個(gè)重物M的加速時(shí)間TCL1、從時(shí)間Tl到所述加速終止再分配到所述網(wǎng)絡(luò)的所述功率、通過(guò)所述第三單元控制下降速度以得到適合于所述網(wǎng)絡(luò)需要的所述功率的速度的時(shí)間TVC1、將調(diào)整至少一個(gè)重物M的所述速度以安全跨過(guò)所述第二流體的減速時(shí)間TVD、在所述第二流體中至少一個(gè)重物M的減速時(shí)間TCL2、通過(guò)所述第三單元控制下降速度以達(dá)到在所述第二流體中的適合于所述網(wǎng)絡(luò)需要的所述功率的速度的時(shí)間TVC2、將所述速度重置到零所需的時(shí)間TF。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括具有極快釋放的能量存儲(chǔ)電池；所述電池被放置在所述發(fā)電機(jī)和所述網(wǎng)絡(luò)之間并且在等待時(shí)間TCLl和/或TCL2期間，將能量傳遞到所述網(wǎng)絡(luò)，所述等待時(shí)間是至少重物M達(dá)到在正常操作中所述希望的速度V或者V’所需的時(shí)間，所述速度小于6米每秒。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，所述腔(2)進(jìn)一步包括至少兩個(gè)軌支撐(11)，優(yōu)選三個(gè)軌支撐(11)，每個(gè)軌支撐(11)包含被牢固地安裝在所述腔(2)的所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的兩個(gè)軌或者兩個(gè)滑道(10)，并且所述重物進(jìn)一步包括至少兩個(gè)具有與所述重物一體的轉(zhuǎn)動(dòng)軸并且能夠在至少一個(gè)軌上行進(jìn)的輪。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步至少包括2N個(gè)線纜C，其中N為自然數(shù)，優(yōu)選16個(gè)附著到至少一個(gè)平衡所有所述線纜C上的力的提升梁(12)的線纜C，所述提升梁(12)被連接到至少機(jī)械鎖定系統(tǒng)(13)，所述機(jī)械鎖定系統(tǒng)(13)用于從所述提升梁(12)解鎖所述重物或者鎖定所述重物到所述提升梁(12)，所述提升梁(12)和/或所述機(jī)械系統(tǒng)(13)被配有至少兩個(gè)輪的單元所引導(dǎo)，并且其特征在于，所述裝置還至少包括在所述平臺(tái)上移動(dòng)的鼓狀物T。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，所述裝置包括若干具有相同或者不同質(zhì)量的重物，所述重物被存儲(chǔ)在所述循環(huán)腔(2)的所述頂部；在所述相同的循環(huán)腔(2)中根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)(I)的電需求，依次致動(dòng)所述重物，由此增加傳遞到所述網(wǎng)絡(luò)的總再分配能量和/或瞬時(shí)功率，和/或所述裝置還包括若干均包含控制儀器和至少一個(gè)或多個(gè)重物的循環(huán)腔(2);所述儀器被協(xié)調(diào)以便給出較短響應(yīng)時(shí)間和/或較高能量和/或較高瞬時(shí)能量到所述網(wǎng)絡(luò)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，所述腔(2)包括分別具有段S21、S22、S33的至少3個(gè)重物Ml、M2、M3，所述重物通過(guò)距離dl2、dl3和d23彼此分離，所述重物能夠同時(shí)或者具有延時(shí)地在所述腔中移動(dòng)，并且其特征在于，所述制動(dòng)系數(shù)J4被調(diào)整，以便在所述腔(2)中的所述安全因子Q在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近所述下部Pl時(shí)的情況下大于0.7，優(yōu)選趨于1，和/或其特征在于，在正常操作中所述安全因子小于0.7，和/或其特征在于所述制動(dòng)系數(shù)J5被調(diào)整，以便在所述下部中的所述安全因子Q在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近所述下部Pl時(shí)的情況下足夠高，優(yōu)選趨于或者等于1，以致在到達(dá)所述下部Pl之前所述重物M被減慢。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于所述腔為幾乎垂直的礦井或者自然或人工的盆地。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的裝置，其特征在于所述裝置被耦合到諸如海上或者陸上風(fēng)力電廠的電廠。
18.一種具有高總效率的用于存儲(chǔ)可回收電功率的方法，當(dāng)所述網(wǎng)絡(luò)(I)的電功率豐富且可用時(shí)所述方法從所述網(wǎng)絡(luò)(I)取走電功率，并且當(dāng)需要時(shí)，所述方法將電功率再分配到所述網(wǎng)絡(luò)(I)，所述方法被使用以操作根據(jù)權(quán)利要求9到17中的任一個(gè)的裝置，其特征在于，根據(jù)下列步驟控制所述電能存儲(chǔ)和釋放循環(huán): -步驟a)所述網(wǎng)絡(luò)的所述電能一旦是豐富的和可用的，所述第二單元就通過(guò)將所述網(wǎng)絡(luò)的所述電能轉(zhuǎn)換成重力勢(shì)能，沿著位移的所述主軸或者另一路徑增加所述重物M的所述高度；若所述豐富的和可用的電能是可以能的，所述重物M被升到其最大高度，例如在所述平臺(tái)P2上；從而所述重物M具有能進(jìn)一步全部或者部分地釋放的獲得的重量勢(shì)能。 -步驟b)通過(guò)所述第一單元將至少重物M維持在處于給定高度的穩(wěn)定平衡位置，例如在所述腔(2)的所述平臺(tái)P2上，而沒有能量損失。 -步驟c)在時(shí)間T = TO,當(dāng)所述網(wǎng)絡(luò)需要能量時(shí)或者稍微提前，所述第一單元釋放無(wú)初始速度的至少一個(gè)重物M ;接著在加速時(shí)間TCLl期間通過(guò)其重力的影響加速所述重物M，直到所述重物在時(shí)間Tl達(dá)到所述希望的速度Vl = V ;在時(shí)間TCLl期間，所述功率逐步增加到在時(shí)間Tl時(shí)的電功率PUl = PU。 -步驟d)從時(shí)間Tl，所述第三單元將需要的電功率PU傳遞到所述網(wǎng)絡(luò)直到時(shí)間T2 ；調(diào)整所述重物的所述速度以便提供所述網(wǎng)絡(luò)需要的電功率；例如，如果對(duì)能量的所述需要是連續(xù)的，則所述下降速度為恒定的，因?yàn)樵赥2和Tl之間所述經(jīng)過(guò)的時(shí)間等于TVC1， -步驟e)在T2和T3之間，所述第六單元檢測(cè)所述第二流體，并且在時(shí)間TVD期間所述重物被移動(dòng)，以便調(diào)整T3時(shí)的所述速度以允許所述重物在T3時(shí)安全地跨過(guò)所述第二流體，優(yōu)選以小于V的速度V3跨過(guò)， -步驟f)在時(shí)間T = T3時(shí)，所述重物以速度V3安全地跨過(guò)所述第二流體并且根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)⑴的能量需求，在加速時(shí)間TCL2期間在其重力的所述影響下被再次加速，直到其在時(shí)間T4時(shí)達(dá)到速度V4 = V’ ；在時(shí)間TCL2期間，所述功率逐步增加到在時(shí)間T4時(shí)的電功率 PU2 = PU’，優(yōu)選 PUl = PU2, -步驟g)從時(shí)間T4，所述第三單元將需要的電功率PU’提供到所述網(wǎng)絡(luò)直到時(shí)間T5 ；調(diào)整所述重物的所述速度以向所述網(wǎng)絡(luò)提供需要的功率；例如，如果對(duì)功率的所述需要是連續(xù)的，則所述下降速度將為恒定的，由于在T5和T4之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間等于TVC2， -步驟h)在T5和T6之間，所述第四單元和所述第六單元檢測(cè)所述腔(2)的和/或所述腔(3)的所述下部，并且在時(shí)間TF期間移動(dòng)所述重物，以便在時(shí)間T6時(shí)將所述重物速度重置到零。 -步驟i)當(dāng)已經(jīng)進(jìn)行若干電功率生成的循環(huán)并且當(dāng)所述網(wǎng)絡(luò)的所述功率是豐富的和可用的時(shí)，回到步驟a)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的用于存儲(chǔ)可回收能量的方法，其特征在于，所述方法包括至少兩個(gè)重物M1、M2，所述第一重物Ml先下降，所述第二重物相對(duì)于所述第一重物延遲delta下降，并且其特征在于，將用所述方法傳遞的所述總功率調(diào)整到所述網(wǎng)絡(luò)(I)的需求；例如，不管所述重物中的一個(gè)的運(yùn)動(dòng)如何，諸如停止和/或減速和/或加速和/或常規(guī)線性運(yùn)動(dòng)和在重物的所述上升期間，所述總功率保持幾乎恒定。
20.根據(jù)權(quán)利要求18到19中任一項(xiàng)的方法，特征在于，在所述重物M的與所述網(wǎng)絡(luò)(I)對(duì)電能的需求相對(duì)應(yīng)的下降階段期間，通過(guò)在TO和T3之間的三種類型的運(yùn)動(dòng)操縱所述重物M在所述第一流體中的運(yùn)動(dòng): -在TO和Tl之間的時(shí)間TCLl期間的加速運(yùn)動(dòng)， -在Tl和T2之間的時(shí)間TVCl期間的對(duì)于所述網(wǎng)絡(luò)對(duì)電功率的需求而言足夠的運(yùn)動(dòng)， -適合于充分安全條件的以在T2和T3之間的時(shí)間TVD期間安全地跨過(guò)所述第二流體的運(yùn)動(dòng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18到20中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，在所述第二流體中，也通過(guò)在T3和T6之間的三種類型的運(yùn)動(dòng)操縱所述重物M的運(yùn)動(dòng): -首先地在時(shí)間TCL2期間對(duì)于所述網(wǎng)絡(luò)(I)對(duì)電功率的需求而言足夠的加速運(yùn)動(dòng)， -接著，適合于在時(shí)間TVC2期間所述網(wǎng)絡(luò)對(duì)電功率的需求的運(yùn)動(dòng)， -最終，在時(shí)間TF期間的減速運(yùn)動(dòng)。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的用于存儲(chǔ)可回收能量的方法，所述方法允許所述重物M在故障和/或過(guò)大速度和/或當(dāng)接近所述下部Pl的情況下，控制和/或停止其運(yùn)動(dòng)，其中: -在正常操作中，壓力PA幾乎等于壓力PB，所述安全因子Q小于I，優(yōu)選小于0.7，并且所述制動(dòng)系數(shù)被調(diào)整到所述安全因子和所述重物M的所述速度；當(dāng)壓力PB超過(guò)壓力PA時(shí)和/或在異常操作中當(dāng)安全因子大于1、優(yōu)選大于0.7時(shí)，在所述孔(6)中的所述流體Fl和/或Fl在所述工具(7)上施加顯著的推力， -所述工具(7)移出所述孔，導(dǎo)致所述安全因子Q和所述制動(dòng)系數(shù)J和/或Jl和/或J2和/或J3的增加，優(yōu)選制動(dòng)系數(shù)小于或者等于1，所述重物M的速度隨后降低， -當(dāng)所述重物速度回到正常和/或當(dāng)壓力PA變得幾乎等于壓力PB時(shí)，所述工具(7)返回其初始位置并且所述重物M向所述網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生標(biāo)稱功率或者安全地停留在形成所述腔(2)和/或⑶的所述底的所述下部Pl中。
【文檔編號(hào)】H02J15/00GK104136774SQ201380010696
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月24日
【發(fā)明者】R·舍格林 申請(qǐng)人:維拉斯特爾公司