一种光伏机械储能装置的制作方法

1.本实用新型涉及新能源利用技术领域，尤其涉及到光伏发电后的储能装置，具体是指一种光伏机械储能装置。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，光伏发电已经被大规模的使用，但是目前的光伏发电多依赖于太阳的照射，在夜间或者阴雨天气无法满足用电要求，这就需要在太阳照射充足时将多余的电能进行储存。
3.目前，大多使用的储电方式为化学储能，即利用电池储能。对于惯量支撑、一次调频或二次调频的应用场景，需要储能系统频繁充放电。电池储能虽然可以满足响应速度和放电时间上的要求，但是由于其寿命周期内的充放电次数限制，其在该应用场景下几乎没有应用的可能性。
4.目前能够与抽水储能系统在储能容量上相媲美的电池储能系统仍未出现。近年来，锂离子电池储能系统事故频发，其安全性问题日益受到关注。当然，电池储能技术也处在不断发展之中，在安全性上仍有很大的改善空间，但是大量废旧电池的处理所带来的环保问题不容忽视——废弃风机叶片的回收处理问题就是例子。


技术实现要素：

5.本实用新型针对现有技术的不足，提供一种光伏机械储能装置，实现了机械储能，避免了电池储能所存在的危险和环境污染问题。
6.本实用新型是通过如下技术方案实现的，提供一种光伏机械储能装置，包括第一链条输送机、第二链条输送机、储能球和储能仓；所述第一链条输送机包括第一机架，以及转动安装在第一机架上的第一主动链轮和第一从动链轮，第一主动链轮的轮轴连接驱动电机，第一主动链轮和第一从动链轮通过位于竖直平面内的第一环形链条传动连接，第一环形链条上固设有若干沿周向依次间隔排布的提升球托，所述储能球放置于所述提升球托上；
7.所述第二链条输送机包括第二机架，以及转动安装在第二机架上的第二主动链轮和第二从动链轮，第二主动链轮和第二从动链轮通过位于竖直平面内的第二环形链条传动连接，第二环形链条上固设有若干沿周向依次间隔排布的承接球托；所述储能仓包括倾斜设置的仓体和储能球滚落槽，储能球滚落槽的高端与提升球托抛球位置适配，储能球滚落槽的低端与仓体顶部的进球位置适配，仓体的低端开设有与储能球外径适配的出球孔，所述出球孔位于第二环形链条出料侧最上端的承接球托上方，且在出球孔处安装有启闭板。
8.本方案在使用时，第二主动链轮的轮轴与现有技术的发电装置输入轴传动连接，在光照充足时，将储能球放置于提升球托上，通过光伏发电装置所转化成的多余电能给驱动电机供电，利用驱动电机带动第一环形链条旋转，将储能球进行提升，在储能球绕过第一环形链条上端后，向下移动的过程中，储能球从提升球托滚落至储能球滚落槽，并沿储能球
滚落槽滚至仓体内，实现将电能存储为重力势能；在光照不充足时，打开启闭板，储能球经出球孔逐个下落至承接球托，利用储能球的重力带动第二环形链条转动，从而使第二主动链轮转动，第二主动链轮带动发电机输入轴转动，进行发电工作。
9.作为优化，第一环形链条为相互平行设置的两条，所述提升球托包括支撑环，以及与支撑环外壁固接的支撑架，支撑架远离支撑环的一端与两第一环形链条固接，所述支撑环的轴线沿竖向延伸，支撑环的内径小于储能球的外径。本优化方案设置两条第一环形链条，大大提高了提升球托的稳定性，利用支撑环对储能球进行支撑，保证了储能球在上升过程中的稳定性，并且方便储能球在卸料侧与支撑环分离，提升球托整体结构简单，制作方便。
10.作为优化，所述支撑环的外侧壁固接有至少三根沿轴向向上延伸的挡杆，相邻挡杆之间的距离小于储能球的外径。本优化方案通过设置挡杆，进一步避免了储能球在被提升过程中滚落。
11.作为优化，各挡杆所在的斜面形成上大下小的锥形。本优化方案的设置，增大了储能球落至提升球托时的导向面积，降低了储能球与支撑环的对准要求，从而降低了制作和安装难度。
12.作为优化，还包括倾斜设置的收集仓，所述收集仓的高端与承接球托的抛球位置适配，收集仓的低端位于第一环形链条进料侧最下端的提升球托上方，且在收集仓的低端安装有阀板。本优化方案的设置，使得收集仓对承接球托上的储能球进行收集，在光伏发电装置所转化的电能余量较大时，打开阀板，收集仓内的储能球逐个落至提升球托，以便进行多余电能储存为储能球的势能。
13.本实用新型的有益效果为：利用储能球的高度升高，使得光伏发电装置的多余电能转化为储能球的重力势能进行存储，在光伏发电装置的发电量不能满足要求时，利用储能球的高度降低，将其重力势能转化为第二主动链轮的动能，带动发电设备进行发电，实现电能释放。
附图说明
14.图1为本实用新型结构示意图；
15.图2为第一链条输送机上端侧视示意图；
16.图3为提升球托俯视示意图；
17.图中所示：
18.1、第一从动链轮，2、第一机架，3、储能球，4、第一环形链条，5、提升球托，6、第一主动链轮，7、储能球滚落槽，8、仓体， 9、第二主动链轮，10、第二机架，11、承接球托，12、第二从动链轮，13、收集仓，14、支撑架，15、支撑环，16、挡杆，17、驱动电机，18、第二环形链条。
具体实施方式
19.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
20.如图1所示一种光伏机械储能装置，包括第一链条输送机、第二链条输送机、储能球3和储能仓，第一链条输送机用于将储能球向上输送至储能仓，实现对多余电能的储存，第二链条输送机用于将储能仓内储能球的重力势能转换成发电机的输入动能，实现储存电
能的释放，储能仓用于储存第一链条输送机提升后的储能球。第一链条输送机、第二链条输送机可以设置在地面以上，形成塔式结构，也可以设置在废弃矿井中，实现废弃矿井的利用。
21.第一链条输送机包括第一机架2，以及转动安装在第一机架上的第一主动链轮6和第一从动链轮1，第一主动链轮6位于第一从动链轮1的上方，第一主动链轮的轮轴传动连接驱动电机17，本实施例的驱动电机输出轴与第一主动链轮的轮轴同轴固接，驱动电机17与光伏发电装置电连接，利用光伏发电装置所转化成的电能给驱动电机供电，光伏发电装置采用现有技术，不再赘述其结构。第一主动链轮和第一从动链轮通过位于竖直平面内的第一环形链条4传动连接，第一环形链条与第一主动链轮、第一从动链轮啮合。第一环形链条上固设有若干沿周向依次间隔排布的提升球托5，储能球3放置于所述提升球托上，提升球托位于第一环形链条所形成环形空间的外侧。
22.具体的，第一环形链条为相互平行设置的两条，所述提升球托包括支撑环15，以及与支撑环外壁固接的支撑架14，支撑架远离支撑环的一端与两第一环形链条固接，所述支撑环的轴线沿竖向延伸，支撑环的内径小于储能球的外径。为了避免储能球在上升过程中从支撑环上滚落，本实施例支撑环的外侧壁固接有至少三根沿轴向向上延伸的挡杆16，相邻挡杆16之间的距离小于储能球的外径，作为优选方案，本实施例的挡杆为四根，沿周向均匀分布。各挡杆所在的斜面形成上大下小的锥形，以使从收集仓滚落下的储能球在挡杆的导向作用下准确落至提升球托。
23.第二链条输送机包括第二机架10，以及转动安装在第二机架上的第二主动链轮9和第二从动链轮12，第二主动链轮9位于第二从动链轮12的上方，第二主动链轮的轮轴与发电机的输入轴传动连接，本实施例的第二主动链轮的轮轴与发电机的输入轴通过联轴器同轴连接，第二主动链轮转动时，带动发电机的输入轴转动，为发电机提供输入动力，发电机为现有技术，不再赘述其结构。第二主动链轮和第二从动链轮通过位于竖直平面内的第二环形链条18传动连接，第二环形链条与第二主动链轮、第二从动链轮啮合。第二环形链条上固设有若干沿周向依次间隔排布的承接球托11，承接球托11位于第二环形链条所形成环形空间的外侧。
24.具体的，第二环形链条18也为相互平行设置的两条，本实施例的承接球托与提升球托结构一致，也包括支撑环，以及与支撑环外壁固接的支撑架，承接球托支撑架远离支撑环的一端与两第二环形链条固接，支撑环的轴线沿竖向延伸，支撑环的内径小于储能球的外径。为了避免储能球在下落过程中从支撑环上滚落，本实施例支撑环的外侧壁固接有至少三根沿轴向向上延伸的挡杆，相邻挡杆之间的距离小于储能球的外径，作为优选方案，本实施例承接球托的挡杆也为四根，沿周向均匀分布。各挡杆所在的斜面形成上大下小的锥形，以使从储能仓滚落下的储能球在挡杆的导向作用下准确落至承接球托。
25.储能仓包括倾斜设置的仓体8和储能球滚落槽7，仓体8与第二机架顶部固接，储能球滚落槽7与第一机架上部固接，仓体和储能球滚落槽均为开口朝上的槽式结构，槽宽均与单个储能球的直径适配，只允许单排储能球通过。储能球滚落槽的高端与提升球托抛球位置适配，提升球托绕过第一主动链轮后的过程中，将储能球抛至储能球滚落槽，储能球滚落槽的低端与仓体顶部的进球位置适配，本实施例的储能球滚落槽的低端支撑在仓体顶部，储能球沿储能球滚落槽滚至仓体中。仓体的低端开设有与储能球外径适配的出球孔，所述
出球孔位于第二环形链条出料侧最上端的承接球托上方，且在出球孔处安装有启闭板，打开启闭板后，储能球经出球孔落至承接球托，从而驱动第二环形链条转动。 启闭板与仓体铰接或者插接，太阳照射充足时，利用启闭板阻挡仓体内的储能球滚落，太阳照射不充足而需要发电时，打开启闭板，储能球逐个从出球孔滚落。
26.本实施例还包括倾斜设置的收集仓13，收集仓13也为顶部开口的槽式结构，收集仓的宽度与单个储能球的直径适配，只允许单排储能球通过，收集仓与第一机架、第二机架的下部固接，所述收集仓的高端与承接球托的抛球位置适配，承接球托在绕过第二从动链轮的过程中，储能球掉落至收集仓内，收集仓的低端位于第一环形链条进料侧最下端的提升球托上方，且在收集仓的低端安装有阀板，打开阀板后，收集仓内的储能球滚落至提升球托。本实施例的阀板插设在收集仓的低端，收集仓内壁设有与阀板适配的插槽。
27.本实施例的储能装置利用能量守恒的原理，根据太阳能光伏组件的发电量将电能转换成势能储存在金属球内，例如功率p=45*1000*9.8*30/3600/70% = 5250 w，工作电流i=p/（1.73*v*cosф）=5250/（1.73*380*0.8）= 9.98 a从而根据光伏电厂光伏矩阵的发电量设计出储能金属球的重量。
28.在使用时，如果光照充足，关闭仓体的启闭板，打开收集仓的阀板，收集仓内的储能球滚落至提升球托上，通过光伏发电装置所转化成的多余电能给驱动电机供电，利用驱动电机带动第一环形链条旋转，将提升球托上的储能球提升至储能球滚落槽，并沿储能球滚落槽滚至仓体内，实现将电能转化为储能球的重力势能，实现对多余电能的储存；在光照不充足时，打开启闭板，关闭阀板，储能球经出球孔下落至承接球托，利用储能球的重力带动第二环形链条转动，从而使第二主动链轮转动，第二主动链轮带动发电机输入轴转动，进行发电工作，实现存储电能的释放。存储电能的释放是储能传输系统的反运行，储能球通过传输系统从高处降落，降落过程中通过传输系统带动电机运转发电。重力势能的减少量等于电能的增加量，e=δmgh； 如果重力势能转化为电能的效率是η，则e=δmghη。
29.本实施例的储能装置利用机械原理储存电能，解决了目前阻碍光伏发展的瓶颈问题，运行可靠，适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压，且宜为事故备用，还可提高系统中光伏电站的效率。储能不会象现在市场上流行的电池储能会随时间消耗的情况，也避免了电池制造中的环境污染。电池储能因其本身的特性，易燃易爆，这给存储运输和运行都带来了风险，而这套机械储能设备完全避开了这方面的风险。而且设备生产简易，普通的加工企业均有能力加工生产，适和大范围普及。生产原料为普通钢铁，不会如电池储能一样受到锂产能的影响，因而造价低廉。可根据项目要求，设计成不同的存储能力，机动灵活。
30.当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

技术特征：
1.一种光伏机械储能装置，其特征在于：包括第一链条输送机、第二链条输送机、储能球和储能仓；所述第一链条输送机包括第一机架，以及转动安装在第一机架上的第一主动链轮和第一从动链轮，第一主动链轮的轮轴连接驱动电机，第一主动链轮和第一从动链轮通过位于竖直平面内的第一环形链条传动连接，第一环形链条上固设有若干沿周向依次间隔排布的提升球托，所述储能球放置于所述提升球托上；所述第二链条输送机包括第二机架，以及转动安装在第二机架上的第二主动链轮和第二从动链轮，第二主动链轮和第二从动链轮通过位于竖直平面内的第二环形链条传动连接，第二环形链条上固设有若干沿周向依次间隔排布的承接球托；所述储能仓包括倾斜设置的仓体和储能球滚落槽，储能球滚落槽的高端与提升球托抛球位置适配，储能球滚落槽的低端与仓体顶部的进球位置适配，仓体的低端开设有与储能球外径适配的出球孔，所述出球孔位于第二环形链条出料侧最上端的承接球托上方，且在出球孔处安装有启闭板。2.根据权利要求1所述的一种光伏机械储能装置，其特征在于：第一环形链条为相互平行设置的两条，所述提升球托包括支撑环，以及与支撑环外壁固接的支撑架，支撑架远离支撑环的一端与两第一环形链条固接，所述支撑环的轴线沿竖向延伸，支撑环的内径小于储能球的外径。3.根据权利要求2所述的一种光伏机械储能装置，其特征在于：所述支撑环的外侧壁固接有至少三根沿轴向向上延伸的挡杆，相邻挡杆之间的距离小于储能球的外径。4.根据权利要求3所述的一种光伏机械储能装置，其特征在于：各挡杆所在的斜面形成上大下小的锥形。5.根据权利要求1所述的一种光伏机械储能装置，其特征在于：还包括倾斜设置的收集仓，所述收集仓的高端与承接球托的抛球位置适配，收集仓的低端位于第一环形链条进料侧最下端的提升球托上方，且在收集仓的低端安装有阀板。

技术总结
本实用新型涉及一种光伏机械储能装置，包括第一链条输送机、第二链条输送机、储能球和储能仓；第一链条输送机包括第一主动链轮和第一从动链轮，第一主动链轮的轮轴连接驱动电机，第一主动链轮和第一从动链轮通过第一环形链条传动连接，第一环形链条上固设有提升球托，储能球放置于提升球托上；第二链条输送机包括第二主动链轮和第二从动链轮，第二主动链轮和第二从动链轮通过第二环形链条连接，第二环形链条上固设有承接球托。本实用新型利用储能球的高度升高，使得光伏发电装置的多余电能转化为储能球的重力势能进行存储，在光伏发电装置的发电量不能满足要求时，利用储能球的高度降低，将其重力势能转化为第二主动链轮的动能，实现电能释放。实现电能释放。实现电能释放。


技术研发人员：顾玥 于元亮
受保护的技术使用者：顾玥
技术研发日：2023.02.16
技术公布日：2023/6/20