一种重力储能系统策略调整方法与流程

1.本发明涉及斜坡式重力储能系统技术领域，尤其涉及一种重力储能系统策略调整方法。


背景技术：

2.电机并联在新能源发电系统和无限大电网之间，当新能源系统发电时，新能源驱动电机正转向上拖动重物，将新能源系统发出的电能以重物势能的方式储存起来，从而实现储能。
3.当电网需要调峰作业时，将重物从斜坡高势能位的平台上释放下来，拖动电机反转，电机工作在发电状态，实现重力势能向电能的转换。
4.目前现有常规重力储能系统不考虑新能源发生变化时发电功率对系统的影响，并不具备动态跟踪功率变化的功能。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
6.鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
7.因此，本发明提供了一种重力储能系统策略调整方法解决现有的重力储能系统存在能源损耗较高的问题。
8.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
9.通过红外测距仪定位不同质量块所处的运行位置，利用4g通讯工具准确传输数据至总控中心进行数据分析；
10.选取特定质量块的数据，建立重物数量调整策略模型，得出损耗大小以及比例系数；
11.总控中心依据比例系数关系通过4g无线通讯的方式将入栈指令传送至重物块，待其抵达对应堆栈处实现入栈操作，使重力储能系统的充电功率与新能源发电功率相等。
12.作为本发明所述的重力储能系统策略调整方法的一种优选方案，其中：当新能源发出功率小于重力储能系统充电功率时，重力储能系统则不能正常运行，此时则需要对质量块数量进行所述重物数量策略调整；
13.作为本发明所述的重力储能系统策略调整方法的一种优选方案，其中：所述重物数量调整策略分为两种：策略一为将斜坡上距离中间堆栈层最近的重物块进行入栈；策略二为将斜坡上运行位置处于最高的重物块拉至顶层堆栈场；
14.作为本发明所述的重力储能系统策略调整方法的一种优选方案，其中：所述策略一的损耗分为两个阶段：第一个阶段为重物块2依靠电网的补偿功率到达就近堆栈处；第二阶段为重物块2入栈后，此时新能源发出功率p-δp大于单个重物块功率p0，从而重物块1依
靠新能源补偿功率到达最高堆栈处；
15.作为本发明所述的重力储能系统策略调整方法的一种优选方案，其中：所述策略一第一阶段的策略损耗计算公式表示为：
16.m
1.1
＝2p0l1×
0.1＝0.2p0l117.作为本发明所述的重力储能系统策略调整方法的一种优选方案，其中：所述策略一第二阶段的策略损耗计算公式表示为：
18.m
1.2
＝p0×
(l
3-l1)
×
0.1
19.作为本发明所述的重力储能系统策略调整方法的一种优选方案，其中：所述策略一的总损耗计算公式表示为：
20.m1＝m
1.1
+m
1.2
＝0.1p0l3+0.1p0l121.作为本发明所述的重力储能系统策略调整方法的一种优选方案，其中：所述策略二的策略损耗计算公式表示为：
22.m2＝2p0l3×
0.1＝0.2p0l323.作为本发明所述的重力储能系统策略调整方法的一种优选方案，其中：将所述策略一和策略二的损耗数据进行比较，先令m1＝m2，得l3＝l1,由此得出比例关系k
′
＝1。
24.作为本发明所述的重力储能系统策略调整方法的一种优选方案，其中：所述比例关系的判断依据包括以下三种情况：
25.当k
′
＞1时，选择策略二，此时损耗最小；
26.当k
′
＝1时，选择两种策略效果相同；
27.当k
′
＜1时，选择策略一，此时损耗最小。
28.本发明的有益效果：本发明根据新能源系统功率变化，通过重物数量调整策略动态调整质量块数量，应对功率波动，实现斜坡式重力系统的动态能效优化。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
30.图1为本发明一个实施例提供的一种重力储能系统策略调整方法的基本流程示意图；
31.图2为本发明一个实施例提供的一种重力储能系统策略调整方法的不同重物块位置监测及自动入栈系统示意图；
32.图3为本发明一个实施例提供的一种重力储能系统策略调整方法的分布式堆栈区示意图；
33.图4为本发明一个实施例提供的一种重力储能系统策略调整方法的重物块入栈判断流程图；
34.图5为本发明一个实施例提供的一种重力储能系统策略调整方法的策略分析示意图。
具体实施方式
35.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
36.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
37.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
38.本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
39.同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.实施例1
42.参照图1-5，为本发明的一个实施例，提供了一种重力储能系统策略调整方法，如图1所示，包括以下步骤：
43.s1：通过红外测距仪定位不同质量块所处的运行位置，利用4g通讯工具准确传输数据至总控中心进行数据分析；
44.更进一步的，此专利需搭配重物位置测量判断系统，如图2所示：
45.通常以固定时间间隔对不同重物位置进行定位，并对其配备该地理位置监测设备，实时监测各个重物距离就近堆栈处的位置关系。
46.该地理位置监测设备包括地理位置获取装置、地理位置判断装置和定位装置。地理位置获取装置用于获取当前定位时刻的位置相关信息；该地理位置获取装置可采用nf-271激光测距仪(但不仅限于此型号)。地理位置判断装置用于判断当前不同重物定位时刻的位置相关信息，比较距离数据的大小关系；该地理位置判断装置可由4g通讯装置和中控台组成。定位装置用于根据判断结果决定是否确定当前定位时刻的地理位置，并根据决定结果执行重物质量调整的操作。
47.该装置主要用于通过监测两种特殊位置：
48.1、哪个重物距离临时堆栈处最近，此时测量出距离为多少；
49.2、测量离最高堆栈处最近的重物此时距最高处的距离为多少。
50.充电过程中，斜坡上存在若干个重物块以恒定速度向最高堆栈层移动，并且斜坡两侧均匀设置临时堆栈区，如图3所示；
51.首先，系统通过计时装置设置固定时间间隔的等间隔监测，在某时间间隔内，新能源充电发生功率波动，此时，通过地理位置获取装置准确定位不同重物块在斜坡上所处的位置，地理位置获取装置由轨道两侧的nf-271激光测距仪组成，nf-271激光测距仪分别位于斜坡两侧均匀设置临时堆栈区的入口处，并通过nf-271激光测距仪准确测量不同重物块与就近堆栈处的距离；然后通过4g通讯装置将数据传送至中控台，并自动对不同堆栈区入口的nf-271激光测距仪进行数据收集并处理，准确判断出离就近堆栈处最近的重物块；最后由定位装置依据判断结果，确定由判断装置确定的重物块定位时刻的地理位置，并根据定位结果将相应操作命令通过4g通讯装置传达至重物块。
52.由上述重物位置测量判断系统准确判断所需入栈重物块后，待对应重物块与就近堆栈区分轨对齐时，通过堆栈区入口的机械吊爪将重物块脱离斜坡轨道，随后，放置临时堆栈处。不同重物块操作判断流程，如图4所示；
53.s2：选取特定质量块的数据，建立重物数量调整策略模型，得出损耗大小以及比例系数；
54.更进一步的，当新能源发出功率大于或者等于重力储能系统充电功率时，重力储能系统仍可持续正常运行，此时无需对质量块数量进行调整。
55.当新能源发出功率小于重力储能系统充电功率时，重力储能系统则不能正常运行，此时则需要对质量块数量进行调整；
56.更进一步的，在如图5所示的斜坡式重力储能系统中，斜坡上离堆栈层最近的重物块离该堆栈处的距离为l1，离顶层堆栈处的距离为l2；斜坡上处于最高度的重物块离顶层堆栈处的距离为l3,重物运动速度为1m/s，单个重物块提供功率为p0，新能源发出功率波动为δp。
57.策略一：采取将斜坡上离堆栈层最近的重物块进行入栈的方案：
58.此时的损耗分为两个阶段，第一个阶段为重物块2依靠电网的补偿功率到达就近堆栈处；第二阶段为重物块2入栈后，此时新能源发出功率p-δp大于单个重物块功率p0，从而重物块1依靠新能源补偿功率到达最高堆栈处；
59.第一阶段的损耗为：
60.m
1.1
＝2p0l1×
0.1＝0.2p0l161.第二阶段的损耗为：
62.m
1.2
＝p0×
(l
3-l1)
×
0.1
63.总损耗为：
64.m1＝m
1.1
+m
1.2
＝0.1p0l3+0.1p0l165.策略二：采取将斜坡上处于运行位置最高的重物块拉至顶层堆栈处入栈的方案：
66.此时，对应损耗的过程为重物块1依靠电网的补偿功率到达顶层堆栈处；
67.总损耗为：
68.m2＝2p0l3×
0.1＝0.2p0l369.通过对比m1和m2的大小关系，从而得出l1与l3的比例关系k，即l1＝k
′
l3。根据得出
的比例关系，结合斜坡重力储能系统实际运行工况下l1和l3实际比例关系，从以上两种策略中，确定出合适的重物质量调整策略，满足调整此策略下的损耗最低。
70.具体比较方式如下，策略一的损耗为：m1＝0.1p0l3+0.1p0l1，策略二的损耗为：m2＝2p0l3×
0.1＝0.2p0l3；
71.将两种数据进行比较，先令m1＝m2，得l3＝l1,由此得出比例关系k
′
＝1。
72.故当时测量实际比例关系为k
′
时，此时判断依据为三种情况：
73.当k
′
＞1时，选择策略二，此时损耗最小；
74.当k
′
＝1时，选择两种策略效果相同；
75.当k
′
＜1时，选择策略一，此时损耗最小。
76.s3：总控中心依据比例系数关系通过4g无线通讯的方式将入栈指令传送至重物块，待其抵达对应堆栈处实现入栈操作，使重力储能系统的充电功率与新能源发电功率相等。
77.应说明的是，当新能源输出功率发生变化时，本算法依靠斜坡式重力储能系统单个质量块对应固定功率的关系，通过调整质量块的上升位置，实时调整斜坡上质量块数量，达到动态改善系统功率，可以最大限度的保证重力储能系统与新能源系统功率匹配，实现重力储能系统的能效优化，降低能效损耗，因此该指标为决定性指标。
78.实施例2
79.参照表1，为本发明的一个实施例，提供了一种重力储能系统策略调整方法，为了验证其有益效果，提供了两种方案的对比结果。
80.表1对比表
[0081] 本方法传统方法电网电能损耗率3.1％5.6％电能输出效率86.42％82.24％储能能量稳定性较高较差
[0082]
从表1可以看出，我方对于重力储能系统功率波动调节的处理及划分较为细致，降低电网电能损耗率，使电能输出效率得到提高，提升了新能源的利用效率，通过重物数量调整策略动态调整质量块数量，应对功率波动，实现斜坡式重力系统的动态能效优化。
[0083]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种重力储能系统策略调整方法，其特征在于，包括以下步骤：通过红外测距仪定位不同质量块所处的运行位置，利用4g通讯工具准确传输数据至总控中心进行数据分析；选取特定质量块的数据，建立重物数量调整策略模型，得出损耗大小以及比例系数；总控中心依据比例系数关系通过4g无线通讯的方式将入栈指令传送至重物块，待其抵达对应堆栈处实现入栈操作，使重力储能系统的充电功率与新能源发电功率相等。2.如权利要求1所述的重力储能系统策略调整方法，其特征在于：当新能源发出功率小于重力储能系统充电功率时，重力储能系统则不能正常运行，此时则需要对质量块数量进行所述重物数量策略调整。3.如权利要求1或2所述的重力储能系统策略调整方法，其特征在于：所述重物数量调整策略分为两种：策略一为将斜坡上距离中间堆栈层最近的重物块进行入栈；策略二为将斜坡上运行位置处于最高的重物块拉至顶层堆栈场。4.如权利要求3所述的重力储能系统策略调整方法，其特征在于：所述策略一的损耗分为两个阶段：第一个阶段为重物块2依靠电网的补偿功率到达就近堆栈处；第二阶段为重物块2入栈后，此时新能源发出功率p-δp大于单个重物块功率p0，从而重物块1依靠新能源补偿功率到达最高堆栈处。5.如权利要求4所述的重力储能系统策略调整方法，其特征在于：所述策略一第一阶段的策略损耗计算公式表示为：m
1.1
＝2p0l1×
0.1＝0.2p0l16.如权利要求5所述的重力储能系统策略调整方法，其特征在于：所述策略一第二阶段的策略损耗计算公式表示为：m
1.2
＝p0×
(l
3-l1)
×
0.17.如权利要求6所述的重力储能系统策略调整方法，其特征在于：所述策略一的总损耗计算公式表示为：m1＝m
1.1
+m
1.2
＝0.1p0l3+0.1p0l18.如权利要求7所述的重力储能系统策略调整方法，其特征在于：所述策略二的策略损耗计算公式表示为：m2＝2p0l3×
0.1＝0.2p0l39.如权利要求8所述的重力储能系统策略调整方法，其特征在于：将所述策略一和策略二的损耗数据进行比较，先令m1＝m2，得l3＝l1,由此得出比例关系k
′
＝1。10.如权利要求8或9所述的重力储能系统策略调整方法，其特征在于：所述比例关系的判断依据包括以下三种情况：当k
′
＞1时，选择策略二，此时损耗最小；当k
′
＝1时，选择两种策略效果相同；当k
′
＜1时，选择策略一，此时损耗最小。

技术总结
本发明公开了一种重力储能系统策略调整方法，包括以下步骤：通过红外测距仪定位不同质量块所处的运行位置，利用4G通讯工具准确传输数据至总控中心进行数据分析；选取特定质量块的数据，建立重物数量调整策略模型，得出损耗大小以及比例系数；总控中心依据比例系数关系通过4G无线通讯的方式将入栈指令传送至重物块，待其抵达对应堆栈处实现入栈操作，使重力储能系统的充电功率与新能源发电功率相等。根据新能源系统功率变化，通过重物数量调整策略动态调整质量块数量，应对功率波动，实现斜坡式重力系统的动态能效优化。坡式重力系统的动态能效优化。坡式重力系统的动态能效优化。


技术研发人员：陈巨龙 李震 王斌 龙家焕 刘大猛 罗晨 李庆生 张兆丰 杨婕睿 张裕 朱永清 李奎 汪玉翔 刘旭 杨川
受保护的技术使用者：贵州电网有限责任公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/7/13