專利名稱：環(huán)保型彈性儲能電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬新能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可與新能源電網(wǎng)配套的環(huán)保型彈性儲能電站。
背景技術(shù)：
隨著新能源的快速發(fā)展，越來越多的風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電等間歇式電源接入電力系統(tǒng)，對電網(wǎng)的安全平穩(wěn)運行造成沖擊，目前，并網(wǎng)已經(jīng)成為制約新能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。如何解決風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新能源間歇性、波動性、隨機(jī)性電源的并網(wǎng)問題，儲能技術(shù)是唯一有效的解決辦法。目前正在應(yīng)用的儲能技術(shù)主要有軸水蓄能和蓄電池蓄能等。軸水蓄能技術(shù)相對成熟，但存在受地理地形條件影響大，響應(yīng)速度較慢等缺點，蓄電池儲能因污染環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性等缺點而無法滿足電網(wǎng)儲能的要求。面對電網(wǎng)負(fù)荷持續(xù)增加，新能源占比不斷擴(kuò)大，調(diào)峰手段不足等挑戰(zhàn)，智能電網(wǎng)急需多種儲能技術(shù)。為解決新能源發(fā)展和電 網(wǎng)急需，大有必要開發(fā)新的儲能技術(shù)，彌補(bǔ)現(xiàn)有電網(wǎng)儲能技術(shù)的嚴(yán)重不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題提供一種環(huán)保型彈性儲能電站，利用彈簧可反復(fù)屈伸的彈性原理，實現(xiàn)電能的物理儲存和釋放彈性能量發(fā)電的儲能效果，對風(fēng)電和光伏發(fā)電等新能源的間歇性、波動性和隨機(jī)性等先天性缺陷實現(xiàn)互補(bǔ)協(xié)調(diào)，提高電能質(zhì)量，增強(qiáng)電網(wǎng)對新能源發(fā)電的接納能力，還可應(yīng)用在現(xiàn)有電網(wǎng)系統(tǒng)作為調(diào)峰電源，使電網(wǎng)在高峰期的電能和低峰期的電能實現(xiàn)互補(bǔ)協(xié)調(diào)，從而確保電網(wǎng)的安全平穩(wěn)運行。本發(fā)明采用的技術(shù)方案環(huán)保型彈性儲能電站，包括可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組，所述可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組的輸出軸與調(diào)速變速器的輸入軸連接，所述調(diào)速變速器的輸出軸兩端均與儲能主軸連接，所述儲能主軸上均設(shè)有彈性儲能裝置和控制儲能主軸轉(zhuǎn)動的制動控制器裝置。優(yōu)選地，所述彈性儲能裝置由卷簧和卷簧罩殼構(gòu)成，所述卷簧的內(nèi)端頭與儲能主軸固定連接，卷簧的外端頭與卷簧罩殼里側(cè)壁面固定連接，所述卷簧罩殼固定在基礎(chǔ)地面上，儲能主軸通過軸承支撐在卷簧罩殼內(nèi)。優(yōu)選地，所述彈性儲能裝置由齒輪、兩個齒條、一對壓簧組合體和壓簧框架構(gòu)成，所述齒輪固定在儲能主軸上，所述壓簧框架固定在基礎(chǔ)地面上，所述的一對壓簧組合體設(shè)置在儲能主軸兩側(cè)，一個壓簧組合體外端固定在壓簧框架內(nèi)壁面上端，另一個壓簧組合體外端固定在壓簧框架內(nèi)壁面下端，兩個壓簧組合體內(nèi)端分別與兩個齒條一端固定連接，兩個齒條另一端均空置，且兩個齒條位于齒輪兩側(cè)并與齒輪嚙合。進(jìn)一步地，所述壓簧組合體由壓簧和弧形板簧構(gòu)成，所述壓簧一端與壓簧框架內(nèi)壁上端面固定連接，壓簧另一端與弧形板簧固定連接，所述齒條一端與弧形板簧的最高端固定連接，齒條另一端懸空。進(jìn)一步地，所述壓簧組合體設(shè)有六條壓簧，所述壓簧外端與壓簧框架內(nèi)壁面固定連接，壓簧內(nèi)端與橫隔板固定連接，所述弧形板簧一端與橫隔板固定連接，弧形板簧另一端與橫隔板活動連接。進(jìn)一步地，所述制動控制器裝置包括制動盤和制動蹄，所述制動盤固定在儲能主軸上，所述制動蹄固定在卷簧罩殼或壓簧框架內(nèi)并可將制動盤夾緊。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點I、平谷調(diào)峰響應(yīng)速度快，使用便捷安全；2、容量可大可小、無地形條件制約；3、儲能效率聞，提聞電能質(zhì)量；4、無環(huán)境污染、零排放運行；
5、制造成本低、經(jīng)濟(jì)性好、維修方便、經(jīng)濟(jì)實用；6、保障新能源并網(wǎng)和電網(wǎng)運行安全。


圖I為本發(fā)明第一種實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明第一種實施例的卷簧結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明第一種實施例的卷簧罩殼結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明第二種實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明第二種實施例的壓簧組合體結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明第二種實施例的壓簧排列位置示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖1-3描述本發(fā)明的一種實施例。環(huán)保型彈性儲能電站，包括可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組1，所述可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組I的輸出軸通過聯(lián)軸器與調(diào)速變速器2的輸入軸連接，所述調(diào)速變速器2的輸出軸兩端均通過聯(lián)軸器與儲能主軸3連接，所述儲能主軸3上均設(shè)有彈性儲能裝置和控制儲能主軸3轉(zhuǎn)動的制動控制器裝置。所述彈性儲能裝置由卷簧4和卷簧罩殼5構(gòu)成，所述卷簧4的內(nèi)端頭14與儲能主軸3固定連接，卷簧4的外端頭15與卷簧罩殼5里側(cè)壁面固定連接，所述卷黃罩殼5固定在基礎(chǔ)地面上，儲能王軸3通過軸承16支撐在卷黃罩殼5內(nèi)。所述制動控制器裝置包括制動盤12和制動蹄13，所述制動盤12固定在儲能主軸3上，所述制動蹄13固定在卷黃罩殼5內(nèi)并可將制動盤12夾緊?？赡媸诫妱訖C(jī)發(fā)電機(jī)組I為可雙向轉(zhuǎn)動的一機(jī)兩用型電機(jī)組。其功能是順時針轉(zhuǎn)動時耗用電能，為電動機(jī)，逆向反時針轉(zhuǎn)動時發(fā)出電能為發(fā)電機(jī)。是本發(fā)明技術(shù)中電能儲存和發(fā)電的主要部件。調(diào)速變速器2的功能是調(diào)節(jié)可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組I在儲能和發(fā)電時的扭矩和轉(zhuǎn)速。卷簧4的內(nèi)端頭14和儲能主軸3固定連接，外端頭15和卷簧罩殼5的外殼相連接，其功能是儲存電能和釋放彈性能量發(fā)電，是本發(fā)明技術(shù)的關(guān)鍵核心部件。卷簧罩殼5的下端用地腳螺栓固定在地基上，卷簧罩殼5的里側(cè)壁面和卷簧4的外端頭15相連接，其功能是既作為儲能電站的基礎(chǔ)部件，又是卷簧4儲存電能和釋放彈性能量發(fā)電的支撐點。制動控制器裝置由制動盤12和制動蹄13構(gòu)成，制動盤12裝在儲能主軸3上，置于卷簧罩殼5內(nèi)，位于卷簧4的內(nèi)側(cè)，制動蹄13為半圓型，后端和卷簧罩殼5內(nèi)壁面相連接，前端可以把制動盤12夾在中間，其功能是利用其制動作用，對卷簧4儲存電能和釋放彈性能量發(fā)電實行功能置換。儲能儲能時，電能通過導(dǎo)線進(jìn)入可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組1，此時可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組I旋轉(zhuǎn)方向為順時針，即順轉(zhuǎn)，其功能是電動機(jī)。電能驅(qū)動可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組I順時針旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)的能量經(jīng)調(diào)速變速器2變速后降低轉(zhuǎn)速，增加扭力，增加后的扭力經(jīng)過儲能王軸3傳遞給卷黃4,對卷黃4實施卷壓儲能。儲能各量完成后，制動蹄13對制動盤12實施制動，以保持儲能效果。發(fā)電發(fā)電時，制動蹄13解除制動，卷簧4在被卷壓過程中儲存的彈性能量開始釋放，卷簧中心端以強(qiáng)大的扭矩扭動儲能主軸3反轉(zhuǎn)，其反轉(zhuǎn)的能量經(jīng)調(diào)速變速器2變速后驅(qū)動可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組I反時針逆轉(zhuǎn)，此時，可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組I的旋轉(zhuǎn)方向為反時針逆轉(zhuǎn)，其功能變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，發(fā)出電能并入電網(wǎng)。下面結(jié)合附圖4-6描述本發(fā)明的第二種實施例。·環(huán)保型彈性儲能電站，包括可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組1，所述可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組I的輸出軸通過聯(lián)軸器與調(diào)速變速器2的輸入軸連接，所述調(diào)速變速器2的輸出軸兩端均通過聯(lián)軸器與儲能主軸3連接，所述儲能主軸3上均設(shè)有彈性儲能裝置和控制儲能主軸3轉(zhuǎn)動的制動控制器裝置。所述彈性儲能裝置由齒輪6、兩個齒條7、一對壓簧組合體8和壓簧框架9構(gòu)成，所述齒輪6固定在儲能主軸3上，所述壓簧框架9固定在基礎(chǔ)地面上，所述的一對壓簧組合體8設(shè)置在儲能主軸3兩側(cè)，一個壓簧組合體8外端固定在壓簧框架9內(nèi)壁面上端，另一個壓簧組合體8外端固定在壓簧框架9內(nèi)壁面下端，兩個壓簧組合體8內(nèi)端分別與兩個齒條7 —端固定連接，兩個齒條7另一端均空置，且兩個齒條7位于齒輪6兩側(cè)并與齒輪6嚙合。所述壓簧組合體8由壓簧10和弧形板簧11構(gòu)成，所述壓簧10 —端與壓簧框架9內(nèi)壁上端面固定連接，壓簧10另一端與弧形板簧11固定連接，所述齒條7 —端與弧形板簧11的最高端固定連接，齒條7另一端懸空。具體說，所述壓簧組合體8設(shè)有六條壓簧10，所述壓簧10外端與壓簧框架9內(nèi)壁面固定連接，壓簧10內(nèi)端與橫隔板固定連接，所述弧形板簧11 一端與橫隔板固定連接，弧形板簧11另一端與橫隔板活動連接，在弧形板簧11被壓縮時可以有伸縮余地。所述制動控制器裝直包括制動盤12和制動蹄13，所述制動盤12固定在儲日纟王軸3上,所述制動蹄13固定在卷黃罩殼5或壓黃框架9內(nèi)并可將制動盤12夾緊制動。上述壓簧組合體8由弧形板簧11和螺旋形壓簧10兩種彈簧優(yōu)化組合而成，其目的可加大能量儲存功率，其功能是儲存電能和釋放彈性能量發(fā)電、是本發(fā)明技術(shù)的關(guān)鍵核心部件。壓簧框架9下方為地基基礎(chǔ)，上方為頂層基礎(chǔ)，四組螺旋彈簧底部分別固定在各基礎(chǔ)面上，壓簧框架9也可設(shè)置為左右方向，即螺旋彈簧的底部分別固定在壓簧框架9左右兩邊基礎(chǔ)面上，其功能是即作為儲能電站的基礎(chǔ)部件，又是壓簧組合體8儲存電能和釋放彈性能量發(fā)電的支撐點。制動盤12安裝在儲能主軸3上，制動蹄13后端用支撐架固定在壓簧框架9內(nèi)壁面上，前端把制動盤13夾在中間。齒輪6為圓柱型直齒輪，齒條7為直齒齒條，兩個直齒齒條7的底端分別和弧形板簧11中部的受壓點(最高端)相接觸，齒條7的齒面和中間的圓柱形直齒輪6相嚙合，圓柱形直齒輪6內(nèi)圓的花鍵槽與儲能主軸3端頭的花鍵軸頭相配合，并和左右兩個直齒齒條7相嚙合，齒輪6和齒條7的功能是把儲能主軸3傳來的能量傳遞給終端的壓簧組合體8，反之將壓簧組合體8釋放的彈性能量傳遞給儲能主軸3，實施能量的雙向傳遞。儲能儲能時，電能通過導(dǎo)線進(jìn)入可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組1，此時可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組I的旋轉(zhuǎn)方向為順時針，既順轉(zhuǎn)，其功能是電動機(jī)，電能驅(qū)動可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組I順時針旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)的能量經(jīng)調(diào)速變速器2變速后轉(zhuǎn)速降低，扭力增加，增加后的扭力經(jīng)過儲能主抽3兩端頭的齒輪6和齒條7傳遞給壓簧組合體8，對壓簧組合體8實施壓縮儲能。儲能各量完成后，制動蹄13實施制動，以保持儲能效果。發(fā)電發(fā)電時，制動蹄13解除制動，壓簧組合體8在被壓縮過程中儲存的彈性能量開始釋放，壓簧組合體8以強(qiáng)大的彈力通過齒輪6和齒條7，扭動儲能主軸3反轉(zhuǎn)，其反轉(zhuǎn)的能量經(jīng)調(diào)速變速器2變速后推動可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組I反時針逆轉(zhuǎn)，此時，可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組I的旋轉(zhuǎn)方向為反時針逆轉(zhuǎn)，其功能變?yōu)榘l(fā)電機(jī)、發(fā)出電能并入電網(wǎng)。

本發(fā)明技術(shù)方案所依據(jù)的科學(xué)原理是利用彈簧可反復(fù)屈伸的彈性物質(zhì)原理，實現(xiàn)電能的物理儲存和釋放彈性能量發(fā)電的儲能效果，是一種新的儲能方案。本發(fā)明在新能源發(fā)電，儲能和并網(wǎng)中的經(jīng)濟(jì)社會效益分析I、作為風(fēng)電、太陽能等新能源發(fā)電的備用容量。風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電是目前人類共識的新能源，其優(yōu)勢是取之不歇、用之不盡，面廣量大、無污染、無排放，是人類今后向大自然索取能源的主要方向。但其特有的間歇性、波動性和隨機(jī)性等先天性缺陷卻是人類開發(fā)利用新能源的主要瓶頸。彈性儲能電能為有效破解這一瓶頸提供了技術(shù)支撐。當(dāng)風(fēng)電、太陽能發(fā)電由于天氣氣候變化出現(xiàn)發(fā)電容量大起大落時，彈性儲能電站在新能源發(fā)電超過額定容量時，把超出額定容量的電能儲存起來，在新能源發(fā)電低于額定容量時，彈性儲能電站將儲存的電能釋放出來，彌補(bǔ)新能源發(fā)電的不足容量。此備用容量的作用是對新能源發(fā)電容量的有效儲存和補(bǔ)充，提高新能源發(fā)電質(zhì)量，保障新能源發(fā)電均衡并網(wǎng)，增加新能源發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益。2、作為電網(wǎng)系統(tǒng)的主要調(diào)峰電源。電網(wǎng)用戶用電量分為峰段、谷段和平段，晚上12時至早6時為用電低谷時段，此時電網(wǎng)的電量用不完，剩余的電力白白浪費掉了，被稱為垃圾電力。此時，彈性儲能電站將這部分剩余電力儲存起來。中午和傍晚為用電高峰時段，電網(wǎng)的電力不夠用，此時，彈性儲能電站將低谷時儲存的電能釋放出來，對電網(wǎng)的電量進(jìn)行補(bǔ)充。通過彈性儲能電站在不同用電時段對電網(wǎng)實施谷時儲存，峰時釋放，即移峰填谷的技術(shù)措施，用作電網(wǎng)的調(diào)峰電源，對電網(wǎng)容量實現(xiàn)互補(bǔ)協(xié)調(diào)，增強(qiáng)了電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。3、經(jīng)濟(jì)效益分析以北京電網(wǎng)峰谷電價為例北京電網(wǎng)低谷時段電價0.35元/千瓦時，高峰時段電價I. 20元/千瓦時。以彈性儲能電站容量10000千瓦計算，每晚12時至6時可儲存電量60000千瓦時。到中午和傍晚用電高峰時把存儲的60000千瓦電能釋放出來，取掉10%的摩擦和儲能損耗，可為電網(wǎng)補(bǔ)充54000千瓦時電量，其經(jīng)濟(jì)效益為54000千瓦時X0. 80元=43200元/天，即一天可創(chuàng)造價值43200元。我國電網(wǎng)的低谷剩余電量達(dá)30 %，若將這些剩余電量用儲能的方式利用起來，每年可創(chuàng)造數(shù)千億元的經(jīng)濟(jì)價值，其經(jīng)濟(jì)和社會效益將是非常巨大的。上述實施例，只是本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限制本發(fā)明實施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述內(nèi)容所做的等效變化，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.環(huán)保型彈性儲能電站，包括可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組(1)，其特征在于所述可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組(I)的輸出軸與調(diào)速變速器(2)的輸入軸連接，所述調(diào)速變速器(2)的輸出軸兩端均與儲能主軸(3)連接，所述儲能主軸(3)上均設(shè)有彈性儲能裝置和控制儲能主軸(3)轉(zhuǎn)動的制動控制器裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型彈性儲能電站，其特征在于所述彈性儲能裝置由卷簧(4)和卷簧罩殼(5)構(gòu)成，所述卷簧(4)的 內(nèi)端頭(14)與儲能主軸(3)固定連接，卷簧(4)的外端頭(15)與卷簧罩殼(5)里側(cè)壁面固定連接，所述卷簧罩殼(5)固定在基礎(chǔ)地面上，儲能主軸(3)通過軸承(16)支撐在卷簧罩殼(5)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型彈性儲能電站，其特征在于所述彈性儲能裝置由齒輪(6)、兩個齒條(7)、一對壓簧組合體(8)和壓簧框架(9)構(gòu)成，所述齒輪(6)固定在儲能主軸(3)上，所述壓簧框架(9)固定在基礎(chǔ)地面上，所述的一對壓簧組合體(8)設(shè)置在儲能主軸(3 )兩側(cè)，一個壓簧組合體(8 )外端固定在壓簧框架(9 )內(nèi)壁面上端，另一個壓簧組合體(8)外端固定在壓簧框架(9)內(nèi)壁面下端，兩個壓簧組合體(8)內(nèi)端分別與兩個齒條(7)一端固定連接，兩個齒條(7)另一端均空置，且兩個齒條(7)位于齒輪(6)兩側(cè)并與齒輪(6)口四合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)保型彈性儲能電站，其特征在于所述壓簧組合體(8)由壓簧(10)和弧形板簧(11)構(gòu)成，所述壓簧(10) —端與壓簧框架(9)內(nèi)壁上端面固定連接，壓簧(10)另一端與弧形板簧(11)固定連接，所述齒條(7) —端與弧形板簧(11)的最高端固定連接，齒條(7)另一端懸空。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)保型彈性儲能電站，其特征在于所述壓簧組合體(8)設(shè)有六條壓簧(10)，所述壓簧(10)外端與壓簧框架(9)內(nèi)壁面固定連接，壓簧(10)內(nèi)端與橫隔板固定連接，所述弧形板簧(11) 一端與橫隔板固定連接，弧形板簧(11)另一端與橫隔板活動連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的環(huán)保型彈性儲能電站，其特征在于所述制動控制器裝置包括制動盤(12)和制動蹄(13)，所述制動盤(12)固定在儲能主軸(3)上，所述制動蹄(13)固定在卷黃罩殼(5)或壓黃框架(9)內(nèi)并可將制動盤(12)夾緊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種環(huán)保型彈性儲能電站，包括可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組，所述可逆式電動機(jī)發(fā)電機(jī)組的輸出軸與調(diào)速變速器的輸入軸連接，所述調(diào)速變速器的輸出軸兩端均與儲能主軸連接，所述儲能主軸上均設(shè)有彈性儲能裝置和控制儲能主軸轉(zhuǎn)動的制動控制器裝置。本發(fā)明利用彈簧可反復(fù)屈伸的彈性原理，實現(xiàn)電能的物理儲存和釋放彈性能量發(fā)電的儲能效果，對風(fēng)電和光伏發(fā)電等新能源的間歇性、波動性和隨機(jī)性等先天性缺陷實現(xiàn)互補(bǔ)協(xié)調(diào)，提高電能質(zhì)量，增強(qiáng)電網(wǎng)對新能源發(fā)電的接納能力，還可應(yīng)用在現(xiàn)有電網(wǎng)系統(tǒng)作為調(diào)峰電源，使電網(wǎng)在高峰期的電能和低峰期的電能實現(xiàn)互補(bǔ)協(xié)調(diào)，從而確保電網(wǎng)的安全平穩(wěn)運行。
文檔編號F03G1/00GK102842987SQ20121028064
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者楊長易, 楊利棟 申請人:楊長易