一种配有重力储能装置的发电装置以及发电方法与流程

1.本发明涉及发电装置技术领域，更具体地说是涉及一种配有重力储能装置的发电装置以及发电方法。


背景技术：

2.20世纪末发电多用化石燃料，但化石燃料的资源不多，日渐枯竭，人类已渐渐较多的使用可再生能源(水能、太阳能、风能、地热能、海洋能等)来发电，其发电机的工作原理是电磁感应，工作时通过机械能带动发电机转动发电。
3.现有技术的风力发电结构中，其仅设置风力发电机构，当风力变小或者无风情况下，发电结构无法运行发电；而在装置中设置重力势能发电机构，通过重物降落产生重力势能进行发电，可有效解决现有技术的问题。
4.因此，如何提供一种通过重力势能发电的配有重力储能装置的发电装置以及发电方法是本领域亟需解决的技术问题之一。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种配有重力储能装置的发电装置以及发电方法。目的就是为了解决上述之不足而提供。
6.为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：
7.一种配有重力储能装置的发电装置，该装置嵌入地平面内，该装置包括：塔筒、竖井、风力发电机构、重力势能发电机构以及电控装置；所述塔筒设置于所述地平面上；所述竖井嵌入所述地平面，且所述竖井顶端与所述塔筒底端连通；所述风力发电机构设置于所述塔筒上；所述电控装置包括：plc控制器、储能装置以及牵引电机；所述储能装置分别与所述plc控制器、所述牵引电机、所述风力发电机构电连接；所述储能装置内部设有输入电量传感器，用于监测所述风力发电机构的输入电量；所述重力势能发电机构包括：支撑架、变速箱、三相异步电动机以及重物；所述支撑架设置于所述塔筒内，且所述支撑架的底端嵌入所述地平面；所述变速箱、所述三相异步电动机均固定设置于所述支撑架的顶端；所述牵引电机通过第一牵引件与所述变速箱连接；所述变速箱与所述三相异步电动机传动连接；所述三相异步电动机通过第二牵引件与所述重物连接；所述重物远离或伸至所述竖井内；所述三相异步电动机与所述储能装置电连接。
8.优选地，还包括：内置支撑平台，所述内置支撑平台与所述塔筒的内侧壁固定连接，且所述内置支撑平台位于所述重力势能发电机构的上方；所述电控装置固定设置于所述内置支撑平台的顶面。
9.优选地，还包括：外置支撑平台，所述外置支撑平台与所述塔筒的外侧壁固定连接，且所述外置支撑平台与所述内置支撑平台位于同一高度。
10.优选地，所述塔筒的侧壁设有塔筒门，所述塔筒门位于所述内置支撑平台、所述外置支撑平台之间，且所述塔筒门的底端临近所述内置支撑平台的顶面或所述外置支撑平台
的顶面。
11.优选地，所述外置支撑平台的四周设有护栏；所述护栏的一侧设有缺口，所述缺口连接有外置爬梯。
12.优选地，所述外置支撑平台上设有吊车，用于吊重物。
13.优选地，还包括：地基架，所述地基架埋于所述地平面以下，且所述地基架的顶端与所述塔筒的底座端固定连接。
14.一种配有重力储能装置的发电方法，包括以下步骤：
15.风力发电机构接受风机驱动，将机械能转换为电能储存于储能装置中；储能装置中为plc控制器、牵引电机提供电能；当输入电量传感器监测到风力发电机构的输入电量小或无输入电量时，牵引电机为变速箱提供动能，变速箱低速端运动牵引起重物；重物到达预定高度，释放重物，变速箱高速端运动，三相异步电动机发电，将电能储存于储能装置中。
16.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
17.所述变速箱低转速将重物升起，所述电量传感器监测所述风力发电机构的输入电量变小或消失时，所述变速箱高转速转动所述重物落入所述竖井内，可实现通过重力势能发电的技术效果；
18.所述塔筒门位于所述内置支撑平台、所述外置支撑平台之间，且所述塔筒门的底端临近所述内置支撑平台的顶面或所述外置支撑平台的顶面，通过所述外置支撑平台、所述塔筒门、所述内置支撑平台进入所述塔筒内部；
19.所述地基架埋于所述地平面以下，且所述地基架的顶端与所述塔筒的底座端固定连接，有利于提高整体装置的稳定性。
20.综上，本发明整体结构设置合理，其通过所述三相异步电动机牵引所述重物，所述重物降落带动所述三相异步电动机发电，从而实现采取重力势能发电；通过所述外置支撑平台、所述塔筒门、所述内置支撑平台进入所述塔筒内部，进行维修维护；在地里面埋入所述地基架，所述地基架与所述塔筒连接，有利于提高整体装置的稳定性。
附图说明
21.图1为本发明的整体结构示意图；
22.图2为本发明的内部结构示意图；
23.图中：
24.1-地平面；2-塔筒；21-塔筒门；3-竖井；4-风力发电机构；5-重力势能发电机构；51-支撑架；52-变速箱；53-三相异步电动机；54-重物；6-电控装置；7-内置支撑平台；8-外置支撑平台；81-外置爬梯；9-地基架。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例
27.参照图1、2所示一种配有重力储能装置的发电装置，该装置嵌入地平面1内，该装置包括：塔筒2、竖井3、风力发电机构4、重力势能发电机构5、电控装置6、内置支撑平台7以及外置支撑平台8，其中，塔筒2设置于地平面1上，竖井3嵌入地平面1，且竖井3顶端与塔筒2底端连通。
28.风力发电机构4包括：机舱、风力发电机、轮毂以及多个叶片；机舱固定连接于塔筒2的顶端，且机舱与地面平行。风力发电机设置于机舱内，且风力发电机的转轴伸至机舱外。轮毂与风力发电机的转轴固定连接，多个叶片固定连接于轮毂的四周。
29.电控装置6包括：plc控制器、储能装置以及牵引电机；储能装置分别与plc控制器、牵引电机、风力发电机电连接；储能装置内部设有输入电量传感器，用于监测风力发电机的输入电量。
30.重力势能发电机构5包括：支撑架51、变速箱52、三相异步电动机53以及重物54；支撑架51设置于塔筒2内，且支撑架51的底端嵌入地平面1；变速箱52、三相异步电动机53均固定设置于支撑架51的顶端；牵引电机通过第一牵引件与变速箱52连接；变速箱52与三相异步电动机53传动连接；三相异步电动机53通过第二牵引件与重物54连接；重物54远离或伸至竖井3内；三相异步电动机53与储能装置电连接。重物54往下降落，三相异步电动机53发电，为储能装置充入电能。
31.内置支撑平台7与塔筒2的内侧壁固定连接，且内置支撑平台7位于重力势能发电机构5的上方，电控装置6固定设置于内置支撑平台7的顶面。外置支撑平台8与塔筒2的外侧壁固定连接，且外置支撑平台8与内置支撑平台7位于同一高度。塔筒2的侧壁设有塔筒门21，塔筒门21位于内置支撑平台7、外置支撑平台8之间，且塔筒门21的底端临近内置支撑平台7的顶面或外置支撑平台8的顶面。通过外置支撑平台8、塔筒门21进入内置支撑平台7。
32.外置支撑平台8的四周设有护栏，护栏的一侧设有缺口，缺口连接有外置爬梯81。通过外置爬梯81爬至外置支撑平台8。
33.外置支撑平台8上设有吊车，用于吊重物。
34.本实施例中，还包括：地基架9，地基架9埋于所述地平面1以下，且地基架9的顶端与塔筒2的底座端固定连接，用于提高整体装置的稳定性。
35.本实施例中，重物54可以选择金属外壳，内部可以使用砂石料、岩土等，具体选材以综合经济性确定。
36.本实施例中，第一牵引件为动力电缆、滑轮组件，第二牵引件为动力电缆、滑轮组件。
37.竖井3直径和深度可根据储能容量要求变化，变速箱52、三相异步电动机53容量和重物54重量可根据实际要求灵活配置。
38.重物支撑高度和竖井深度也可以根据条件向上、下延伸，以获取更大的储能容量，具体实施方案以经济性最佳为重物标准。
39.该风电机组的储能装置配备有必要的测量元件，通过测量可以准确计算出已储、可储、可释能量，同时配有必要的保护装置，确保工作过程中电机、变速箱、轮系、钢丝绳索等工作正常，同时配备有重物监测装置，确保重物安全上下，各类元器件、传感器信号接入plc，实现自动测控功能。
40.每台风机的储能信息(可储、可放能量)接入储能控制平台，储能控制平台参照agc
(有功控制平台)和风功率预测情况，自动给出储能装置储、放电策略，可自动实现储、放电。
41.电机配备电磁刹车，电磁刹车监测控制器监测控制器控制，电磁刹车的主要作用是储能设备不工作时，固定重物，避免用电机工作保持重物高度，起到了便于控制和节能的作用。
42.储能系统的电机接入风电机组并网系统电网端，通过单独的全功率变流器实现电气连接，配备并网接触器，根据储能、释能控制策略，实现对接触器、变流器的控制，进而实现电机准确工作。
43.一种配有重力储能装置的发电方法，包括以下步骤：
44.风力发电机构4接受风机驱动，将机械能转换为电能储存于储能装置中；储能装置中为plc控制器、牵引电机提供电能；
45.当输入电量传感器监测到风力发电机的输入电量小或无输入电量时，牵引电机为变速箱52提供动能，变速箱52低速端运动牵引起重物54；
46.重物54到达预定高度，释放重物54，变速箱52高速端运动，三相异步电动机53发电，将电能储存于储能装置中。
47.以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种配有重力储能装置的发电装置，其特征在于，该装置嵌入地平面(1)内，该装置包括：塔筒(2)、竖井(3)、风力发电机构(4)、重力势能发电机构(5)以及电控装置(6)；所述塔筒(2)设置于所述地平面(1)上；所述竖井(3)嵌入所述地平面(1)，且所述竖井(3)顶端与所述塔筒(2)底端连通；所述风力发电机构(4)设置于所述塔筒(2)上；所述电控装置(6)包括：plc控制器、储能装置以及牵引电机；所述储能装置分别与所述plc控制器、所述牵引电机、所述风力发电机构(4)电连接；所述储能装置内部设有输入电量传感器，用于监测所述风力发电机构(4)的输入电量；所述重力势能发电机构(5)包括：支撑架(51)、变速箱(52)、三相异步电动机(53)以及重物(54)；所述支撑架(51)设置于所述塔筒(2)内，且所述支撑架(51)的底端嵌入所述地平面(1)；所述变速箱(52)、所述三相异步电动机(53)均固定设置于所述支撑架(51)的顶端；所述牵引电机通过第一牵引件与所述变速箱(52)连接；所述变速箱(52)与所述三相异步电动机(53)传动连接；所述三相异步电动机(53)通过第二牵引件与所述重物(54)连接；所述重物(54)远离或伸至所述竖井(3)内；所述三相异步电动机(53)与所述储能装置电连接。2.根据权利要求1所述的一种配有重力储能装置的发电装置，其特征在于，还包括：内置支撑平台(7)，所述内置支撑平台(7)与所述塔筒(2)的内侧壁固定连接，且所述内置支撑平台(7)位于所述重力势能发电机构(5)的上方；所述电控装置(6)固定设置于所述内置支撑平台(7)的顶面。3.根据权利要求2所述的一种配有重力储能装置的发电装置，其特征在于，还包括：外置支撑平台(8)，所述外置支撑平台(8)与所述塔筒(2)的外侧壁固定连接，且所述外置支撑平台(8)与所述内置支撑平台(7)位于同一高度。4.根据权利要求3所述的一种配有重力储能装置的发电装置，其特征在于，所述塔筒(2)的侧壁设有塔筒门(21)，所述塔筒门(21)位于所述内置支撑平台(7)、所述外置支撑平台(8)之间，且所述塔筒门(21)的底端临近所述内置支撑平台(7)的顶面或所述外置支撑平台(8)的顶面。5.根据权利要求3所述的一种配有重力储能装置的发电装置，其特征在于，所述外置支撑平台(8)的四周设有护栏；所述护栏的一侧设有缺口，所述缺口连接有外置爬梯(81)。6.根据权利要求3所述的一种配有重力储能装置的发电装置，其特征在于，所述外置支撑平台(8)上设有吊车，用于吊重物。7.根据权利要求1所述的一种配有重力储能装置的发电装置，其特征在于，还包括：地基架(9)，所述地基架(9)埋于所述地平面(1)以下，且所述地基架(9)的顶端与所述塔筒(2)的底座端固定连接。8.一种配有重力储能装置的发电方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的配有重力储能装置的发电装置实现，包括以下步骤：风力发电机构(4)接受风机驱动，将机械能转换为电能储存于储能装置中；储能装置中为plc控制器、牵引电机提供电能；当输入电量传感器监测到风力发电机构(4)的输入电量小或无输入电量时，牵引电机为变速箱(52)提供动能，变速箱(52)低速端运动牵引起重物(54)；重物(54)到达预定高度，释放重物(54)，变速箱(52)高速端运动，三相异步电动机(53)
发电，将电能储存于储能装置中。

技术总结
本发明公开了一种配有重力储能装置的发电装置以及发电方法，该装置嵌入地平面内，该装置包括：塔筒、竖井、风力发电机构、重力势能发电机构以及电控装置；塔筒设置于地平面上；竖井嵌入地平面，且竖井顶端与塔筒底端连通；风力发电机构设置于塔筒上；电控装置包括：plc控制器、储能装置以及牵引电机；储能装置分别与plc控制器、牵引电机、风力发电机构电连接；储能装置内部设有输入电量传感器。本发明通过三相异步电动机牵引重物，重物降落带动三相异步电动机发电，从而实现采取重力势能发电；通过外置支撑平台、塔筒门、内置支撑平台进入塔筒内部，进行维修维护；在地里面埋入地基架，地基架与塔筒连接，有利于提高整体装置的稳定性。性。性。


技术研发人员：郑天禄
受保护的技术使用者：郑天禄
技术研发日：2023.03.08
技术公布日：2023/6/3