螺纹转轴式重力储能系统

1.本发明涉及重力储能技术领域，尤其涉及螺纹转轴式重力储能系统。


背景技术：

2.电能具有可以大规模生产、容易转换为其他形式能量、便于远距离输送、集中管理、自动测量和控制等优点，在人类生活和社会生产活动中应用广泛。但是电力的应用有一个很大的缺憾，在目前技术条件下还不能以电能形式大量储存，电网中的发电量和用电负荷必须平衡。随着新能源发电和电力电子元件所占比重的不断增长，电网逐渐呈现出“双高”的态势，需提出一种有效的储能技术来改善此类问题。
3.目前已有的储能技术中，抽水蓄能电站是大容量蓄能方式，能量循环效率75％，建设抽水蓄能电站需要苛刻的地理条件，需要大量的水和较好的建坝建库条件，受自然条件限制较多，初始投资巨大，有可能破坏环境，迁移人口，淹没农田和文物古迹、影响原生态系统，影响面广。化学电池能量密度低，成本高，技术要求高，寿命有限、需要大量的生产原料，在便携式电子设备中应用广泛，在电动汽车等交通工具上有很好的发展前景，但难以满足国家骨干电网所需的超大容量储能需求。超大规模电容具有超大功率放电、循环效率高的优势，但能量密度低，需交直流变换，可以配合电池应用在汽车上，难以满足工业民用储能需求。压缩空气、电解水、超导电磁或飞轮动能等均因各自特点只能应用到特殊领域，难以实现国家骨干电网级别的超大规模的工业民用储能需求。
4.针对上述各种储能方式的弊病，提供一种以重力势能为存储媒介的螺旋式储能系统。


技术实现要素：

5.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了螺纹转轴式重力储能系统，包括重块、转轴、滑杆、发电机和传动机构，所述重块上设有上下两侧贯通的中孔和防转孔，所述转轴与滑杆竖直布置所述中孔的中轴线与重块的中轴线共线，转轴的外部设有第一螺纹，重块的中孔内壁设有与第一螺纹匹配啮合的第二螺纹，所述转轴和滑杆由下至上分别穿过中孔和防转孔，发电机通过传动机构与转轴建立连接。
6.进一步的，所述重块为实心圆柱体结构。
7.进一步的，所述重块包括箱体，箱体内部填充有储能体。
8.进一步的，所述储能体为具有一定质量的固体或液体。
9.进一步的，所述防转孔的数量至少为两个，所有防转孔的中轴线与转轴的中轴线共面。
10.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
11.本发明占地面积小，建设灵活，且不受地形、温度的影响，可利用大片荒地、山地进行建设，尤其适合在地广人稀的北方进行规模化建设，也可利用现成的废弃深井加以改造。储能密度可根据建设高度调节，储能量和功率可根据重物的设定质量灵活掌握。
附图说明
12.图1是本发明一具体实施例螺旋转轴式重力储能系统的整体结构示意图；
13.图2是图1的俯视图；
14.图3是本发明一具体实施例的重块的结构示意图；
具体实施方式
15.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
16.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
17.为了阐释的目的而描述了本发明的一些示例性实施例，需要理解的是，本发明可通过附图中没有具体示出的其他方式来实现。
18.如图1所示，一种螺纹转轴式重力储能系统，包括重块1、转轴3、滑杆2、发电机7和传动机构6，所述重块1上设有上下两侧贯通的中孔8和防转孔9，所述转轴3与滑杆2竖直安装在基座5上，所述中孔8的中轴线与重块1的中轴线共线，转轴3的外部设有第一螺纹4，重块1的中孔8内壁设有与第一螺纹4匹配啮合的第二螺纹10，所述转轴3和滑杆2由下至上分别穿过中孔8和防转孔9，发电机7通过传动机构6与转轴3建立连接。
19.重块1作为储能部件，是能量转换的重要部件，通过重块1的上升实现储能，通过重块1的下降实现能量的释放，所以重块1为具有稳定重心的结构，例如为重量均匀的圆柱体、四棱柱体、正方体等，本实施例如图所示，采用的圆柱体结构。
20.为了保证重块1重心的稳定，在一具体实施例中，所述重块1为重量均匀的实心立方体结构，转轴3在旋转过程中，在啮合的第一螺纹4和第二螺纹10作用下，使在重块1上升或下降，重块1在移动过程中重心稳定，不会对转轴3、第一螺纹4和第二螺纹10产生过大的作用力负担，使整个装置具有稳定性。
21.由于重块1时重要的能量转换结构，针对不同的电能转换需求，在工作过程中，通过调节重块1上升的高度实现储能密度的调节，而出能量和功率的调节则需要重块1的质量调节实现，在一具体实施例中，所述重块1包括空心的箱体，箱体内部填充有储能体，所述储能体为具有一定质量的固体或液体，例如可以为砖块、砂石、水泥等，在工作过程中，通过调节内部储能体的重量，得到不同重量的重块1，达到出能量和储能功率的调节。
22.本实施例中的重块1是通过转上的第一螺纹4和第二螺纹10啮合，在重块1运动过程中，尤其是重块1下降过程中，在重力作用下，重块1可能会发生旋转产生离心力，这样对转轴3、第一螺纹4和第二螺纹10都会产生较大的作用力，轻则可造成螺纹的损坏，重则可造成转轴3的弯折，不仅会影响储能系统的寿命，还可能造成安全事故，为了避免上述问题，在一具体实施例中，为了达到力学的平衡，所述防转孔9的数量至少为两个，所有防转孔9的中
轴线与转轴3的中轴线共面。
23.本时很顺利中的转轴与重块的直径、重量设置以满足相应的机械强度和润滑性能为标准，转轴上的螺纹与重块的重量之间也是以满足相应的机械强度和润滑性能即可。
24.在一具体实施例中，螺纹转轴式重力储能系统的工作过程作为：
25.当需要储能时，发电机7工作在电动模式下，通过传动机构6带动转轴3正向转动，重块1在第一螺纹4和第二螺纹10啮合的作用下上升到预设高度，此时重块1进入储能状态，电能转化成重力势能；
26.当需要释能时，发电机7工作在发电状态下，重块1在重力作用下下降，在下降过程中，在第二螺纹10和第一螺纹4啮合作用下使转轴3反向转动，转轴3通过传动机构6驱动发电机7发电，直至重块下降至所需高度。
27.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。


技术特征：
1.螺纹转轴式重力储能系统，其特征在于，包括重块、转轴、滑杆、发电机和传动机构，所述重块上设有上下两侧贯通的中孔和防转孔，所述转轴与滑杆竖直布置所述中孔的中轴线与重块的中轴线共线，转轴的外部设有第一螺纹，重块的中孔内壁设有与第一螺纹匹配啮合的第二螺纹，所述转轴和滑杆由下至上分别穿过中孔和防转孔，发电机通过传动机构与转轴建立连接。2.根据权利要求1所述螺纹转轴式重力储能系统，其特征在于，所述重块为实心圆柱体结构。3.根据权利要求1所述螺纹转轴式重力储能系统，其特征在于，所述重块包括箱体，箱体内部填充有储能体。4.根据权利要求3所述螺纹转轴式重力储能系统，其特征在于，所述储能体为具有一定质量的固体或液体。5.根据权利要求1所述螺纹转轴式重力储能系统，其特征在于，所述防转孔的数量至少为两个，所有防转孔的中轴线与转轴的中轴线共面。

技术总结
本发明公开了螺纹转轴式重力储能系统，涉及重力储能技术领域。本发明包括重块、转轴、滑杆、发电机和传动机构，所述重块上设有上下两侧贯通的中孔和防转孔，所述转轴与滑杆竖直布置所述中孔的中轴线与重块的中轴线共线，转轴的外部设有第一螺纹，重块的中孔内壁设有与第一螺纹匹配啮合的第二螺纹，所述转轴和滑杆由下至上分别穿过中孔和防转孔，发电机通过传动机构与转轴建立连接。本发明结构简单、体积小，可以适应多种建设环境，达到重力储能效果。达到重力储能效果。达到重力储能效果。


技术研发人员：王文龙 刘智洋 董尔佳 郝文波 李光昱 李丹丹 颜庆松 马庆柱 荣爽 刘延龙 穆兴华 郑君 刘志鹏 刘彦呈
受保护的技术使用者：国网黑龙江省电力有限公司 国家电网有限公司 中广核新能源投资（深圳）有限公司黑龙江分公司 大连海事大学
技术研发日：2022.11.03
技术公布日：2023/8/9