提石儲能電站的制作方法
【專利說明】
一 ■
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種大容量電力儲能發(fā)電技術(shù)。特征是:以石壓載重車做勢能載體;利用采礦結(jié)束封閉的礦井礦坑及適宜山體的大落差建井道安裝升降機(jī)發(fā)電機(jī);分別建上下庫鐵道網(wǎng)存放重車;利用無消納負(fù)荷的低值谷電提升井下重車存于上庫蓄儲勢能，峰電時釋放勢能發(fā)電提供高價值電能;這樣循環(huán)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電力余缺調(diào)劑做調(diào)峰、調(diào)頻、事故電源和可再生能源的消納入網(wǎng)等。
二.【背景技術(shù)】
[0002]專家預(yù)言“建設(shè)新型能源系統(tǒng)要二三十年，它依賴儲能技術(shù)的突破，那時可再生能源能傜供百分之百的電力需求”儲能技術(shù)代表電力能源的競爭力，是競相搶占的制高點(diǎn);實(shí)踐證明儲能電站投資大運(yùn)行費(fèi)用也高，若不能營利運(yùn)行就限制了發(fā)展，多種技術(shù)中抽水儲能電站公認(rèn)最成熟高效率可達(dá)70%，但大容量的上下水庫是不多的資源，且工程投資高發(fā)展也慢;而我們的電力全系統(tǒng)龐大的設(shè)備資源每天超三分之一時間是處于低效維持虧損運(yùn)行的，迫切需要眾多儲能技術(shù)各顯神通建設(shè)幾百座大容量的儲能電站，擔(dān)負(fù)起削峰平谷提高全系統(tǒng)設(shè)備利用率和電網(wǎng)運(yùn)行效果;提高供電可靠性和電能貭量;提高接納可再生能源的發(fā)電能力。電力儲能行業(yè)責(zé)任重大任務(wù)堅巨，提石儲能是行業(yè)中的新成員，它利用礦井礦坑現(xiàn)有落差、升降機(jī)、鐵路資源建設(shè)提石儲能電站，其容量大小取決于上下庫重車的數(shù)量是相對容易做到的，它將以良好的表現(xiàn)為分擔(dān)儲能發(fā)電壓力帶來一種新嘗試。
三.發(fā)明內(nèi)容
[0003](— )礦井礦坑適宜山體上下重車庫的設(shè)置
[0004]1.上庫:礦井上庫與礦坑、適宜山體上下庫設(shè)置相同；在井上設(shè)多股長達(dá)數(shù)公里的平行鐵軌，升井的重車經(jīng)駝峰與道岔編組溜放進(jìn)入預(yù)定軌道停放備用。
[0005]2.礦井下庫:依井下數(shù)十公里的巷道及鐵軌設(shè)施來停放釋放完勢能的重車備用。
[0006](二)井上升降機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備
[0007]雙井升降卷筒收放鋼繩有不同旋轉(zhuǎn)方向，且每次運(yùn)行都有間歇性工序停車供重車入位，出位入庫的準(zhǔn)備時間，影響發(fā)電機(jī)運(yùn)行。要化解這些問題井上設(shè)備必須做如下改造:能提供同一轉(zhuǎn)向，不間斷的運(yùn)轉(zhuǎn)勢能供發(fā)電機(jī)和飛輪運(yùn)行。
[0008]1.可逆發(fā)電機(jī)電動機(jī);從井下提石儲能為電動機(jī)，利用勢能發(fā)電為發(fā)電機(jī);或變速器一軸改為雙出頭軸，供電動機(jī)、發(fā)電機(jī)同軸串聯(lián)交替工作。
[0009]2.液力耦合器飛輪和超越離合器的設(shè)置:將變速器低速軸改為雙出頭軸(I)右端設(shè)多組液力耦合器飛輪;用于吸收儲存重車下降勢能，它以軟連接形式讓飛輪從靜到動到高速運(yùn)轉(zhuǎn)，時實(shí)不間斷逐級吸收下降勢能，讓發(fā)電機(jī)保持穩(wěn)定運(yùn)行，又儲備動能;在工序停車時段為發(fā)電機(jī)供應(yīng)動能，直到最后一個飛輪停轉(zhuǎn)前起動下一個重車降行，保持連續(xù)勢能供應(yīng)；(2)左端設(shè)超越離合器;在工序停車時切斷卷筒軸與變速器的傳動關(guān)係，讓飛輪儲備動能供發(fā)電機(jī)運(yùn)行一段時間。
[0010]3.同轉(zhuǎn)向傳動箱的設(shè)置:將卷筒兩種不同轉(zhuǎn)向下降勢能變?yōu)橥晦D(zhuǎn)向供發(fā)電機(jī)和飛輪運(yùn)行;它可用增設(shè)反向卷筒和外齒輪、內(nèi)齒圈外齒輪、傘齒輪、多組外齒輪、鏈輪外齒輪等多種形式來實(shí)現(xiàn)，鏈輪外齒輪式由鏈輪a、鏈條、鏈輪b、及鏈輪b同軸的可移動外齒輪組成一體機(jī)箱，安裝于卷筒軸與變速器之間經(jīng)換檔實(shí)現(xiàn)同一轉(zhuǎn)向。
[0011]4漸增重等重停車能量回收裝置:升降機(jī)往復(fù)運(yùn)行每次安全順穩(wěn)釋放勢能發(fā)電，都伴隨著停車巨大能量的流失;漸增重等重停車是將多塊同體積長方形重鐵，用等距離鋼繩松動連接每塊重鐵成為一串，停車時鋼繩從上到下逐一提起重鐵到等重停車為一次回收；并將每塊重鐵中部設(shè)置一個150毫米的中心孔，供中孔鋼繩從上到下穿過每塊重鐵中孔，并鎖定在最底部一塊重鐵的中孔軸上;在一次回收停車能的基礎(chǔ)上需停車時中孔鋼繩從下到上逐一提起重鐵到等重停車實(shí)現(xiàn)二次停車能的回收，這樣可交替回收停車能；它利用下降勢能啟動反向纏繞鋼繩的卷筒提起一塊塊重鐵到等重停車并回收能量;或在井下利用重車下降勢能壓下?lián)踝铏M樑帶動鋼繩提起一塊塊重鐵實(shí)現(xiàn)停車及能量回收;若設(shè)兩套停車能回收裝置可交替回收釋放利用勢能，供小型發(fā)電機(jī)運(yùn)行，為電機(jī)轉(zhuǎn)子啟動助力，等重反向平衡井上重車上位降低剎車能耗，用于重車出庫入庫調(diào)度用能等。
[0012]5単井道卷筒鋼繩兩端設(shè)吊鉤交替牽引重車升降運(yùn)行也可用井上升降機(jī)發(fā)電機(jī)做提石儲能電站;為使空鉤及重鐵回升不影響重車降行;須做兩項(xiàng)改動I)從井底重車脫鉤處到井口為鋼繩各設(shè)一條沿井壁上升的滑道，其滑輪鉤掛住吊鉤及重鐵沿井壁上行；2)井口處兩鋼繩靠近井壁的對面各設(shè)一個定軸能擺動的滑輪推桿，將鋼繩推向井壁側(cè)讓空吊鉤及重鐵從下到上沿井壁滑道上升，為重車下降運(yùn)行留出空間。
[0013](三)雙鋼筒活塞升降臺式提石儲能電站:利用礦坑適宜山體大落差及開闊場地，建兩座直達(dá)坑底的AB雙鋼筒活塞升降臺式提石儲能電站;鋼筒上部升降機(jī)發(fā)電機(jī)由活塞重車勢能經(jīng)鋼繩帶動發(fā)電機(jī)飛輪運(yùn)行;升降臺底部下周邊設(shè)碗式橡膠密封圈，兩活塞升降臺底部設(shè)尾繩連接互動保持平穩(wěn)運(yùn)行;井底部各設(shè)密封門供重車出入;A活塞重車下降勢能壓氣從A筒底部經(jīng)被換向閥切斷的通往B筒管道旁進(jìn)入風(fēng)機(jī)作功后出風(fēng)機(jī)推開進(jìn)入B鋼筒底部單向閥進(jìn)入B筒頂升B活塞平臺上升；同樣壓氣從B筒底部管道經(jīng)被換向閥切斷的通往A筒管道旁進(jìn)入風(fēng)機(jī)作功后出風(fēng)機(jī)推開A鋼筒底部單向閥進(jìn)入A筒頂升A活塞平臺上升;壓氣推動風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)變速器增速帶動發(fā)電機(jī)運(yùn)行;兩座設(shè)施四個鋼筒活塞重車，交替釋放勢能產(chǎn)生壓氣供發(fā)電運(yùn)行相互補(bǔ)上工序停車時段壓氣供應(yīng)缺口；并用控制排風(fēng)量的辦法，使活塞重車下降時間與工序停車時間持平，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷的壓氣供發(fā)電運(yùn)行;上下三臺發(fā)電機(jī)消納重車勢能發(fā)電運(yùn)行；只是上部飛輪數(shù)量減少到夠工序停車時發(fā)電機(jī)動力需求即可。從坑下提升重石車運(yùn)行前，要打開AB活塞平臺的密封底板，任空氣自由貫通減少升降阻力。
[0014]以上利用已封井的礦井落差和礦坑資源，將現(xiàn)有的設(shè)備經(jīng)過改造就可實(shí)現(xiàn)大容量的提石儲能發(fā)電工作，投入少見效快解決急需。
四.【附圖說明】
[0015]井上升降機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備整體結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]它主要由:I發(fā)電機(jī)電動機(jī)2變速機(jī)3液力耦合器4飛輪5離合器6內(nèi)齒輪接手、外齒輪、超越離合器7卷筒軸頭可移動外齒輪接手8鏈輪a及內(nèi)齒輪接手9鏈條10鏈輪匕11鏈輪b同軸可移動外齒輪12卷筒13離合器14漸增重等重停車能量回收卷筒逆向鏈輪a和順向鏈輪b 15由逆向鏈輪a卷筒鋼繩和順向鏈輪b卷筒鋼繩
[0017]它是這樣釋放重車勢能發(fā)電運(yùn)行的
[0018](一)A籠B籠釋放重車勢能發(fā)電運(yùn)行
[0019]A籠重車降行發(fā)電
[0020]I準(zhǔn)備:(I )A籠井上重車上位;B籠井下空位
[0021](2)檔位1)7與6內(nèi)齒嚙合;11與6外齒分開[0022 ] 2) 5離合器接合;13離合器分開
[0023]2啟動A籠重車降行:重車鋼繩帶動卷筒放繩旋轉(zhuǎn)經(jīng)7、6、5、2、I供發(fā)電機(jī)運(yùn)行；同時
7、6、5、3、4帶動飛輪不間斷時實(shí)吸儲勢能，讓發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0024]3當(dāng)A籠到達(dá)井底前13離合器接合，啟動14漸增重等重停車裝置，卷筒由逆向鏈輪a鏈條帶動逆向鏈輪a卷筒反向纏繞鋼繩從上到下逐一提起15多塊重鐵到等重停車。
[0025]4A籠停車卷筒停轉(zhuǎn)，6超越離合器失去動力切斷了卷筒與減速機(jī)的傳動關(guān)係，飛輪帶動發(fā)電機(jī)運(yùn)行一段時間為工序停車迎得準(zhǔn)備工作時間，直到最后一個飛輪停轉(zhuǎn)前啟動B籠下降。
[0026]B籠重車降行發(fā)電
[0027]I準(zhǔn)備(I)B籠井上重車上位;A籠井下空位重車出位入庫
[0028](2)檔位1)7與8內(nèi)齒嚙合;11與6外齒輪嚙合[0029 ] 2)離合器5接合;13離合器分開
[0030]2啟動B籠重車降行:重車鋼繩帶動卷筒放繩旋轉(zhuǎn)經(jīng)7、8、9、10、11、6、5、2、I供發(fā)電機(jī)運(yùn)行，同時5、2、3、4帶動飛輪不間斷時實(shí)逐級吸儲勢能。
[0031]3當(dāng)B籠到達(dá)井底前13離合器接合啟動14漸增重等重停車能量回收裝置，卷筒順向鏈輪b鏈條帶動順向鏈輪b卷筒反向纏繞鋼繩逐塊從下到上提起15多塊重鐵到等