阅读说明：本技术 一种基于微型固体颗粒的重力储能及发电系统 (Gravity energy storage and power generation system based on miniature solid particles ) 是由 薛志恒 赵杰 王伟锋 何欣欣 杨可 贾晨光 陈会勇 王兴 张朋飞 于 2021-04-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于微型固体颗粒的重力储能及发电系统,包括布置于位置低处的释能料仓和位于高处的储能料仓,所述储能料仓底部通过释能带轮连接释能料仓顶部,所述释能料仓底部通过储能带轮连接至储能料仓顶部,所述储能料仓底部安装发电功率调节阀,释能料仓底部安装储能功率调节阀,所述储能带轮通过变速轮一与电动机相连；释能带轮通过变速轮二与发电机相连。本发明利用微型固体颗粒实现重力储能及发电过程,发电负荷调节连续、稳定、无冲击、调节速率快。(The invention discloses a gravity energy storage and power generation system based on micro solid particles, which comprises an energy release bin arranged at a low position and an energy storage bin arranged at a high position, wherein the bottom of the energy storage bin is connected with the top of the energy release bin through an energy release belt pulley; the energy release belt wheel is connected with the generator through a second variable speed wheel. The invention realizes the processes of gravity energy storage and power generation by utilizing the micro solid particles, and has the advantages of continuous and stable power generation load adjustment, no impact and high adjustment speed.)

一种基于微型固体颗粒的重力储能及发电系统

技术领域

本发明涉及重力储能及发电技术领域，特别涉及一种基于微型固体颗粒的重力储能及发电系统。

背景技术

风电和太阳能发电均具有随机性、间歇性和不稳定性，为了实现在新能源电站装机容量不断增长情况下的电力供需平衡，亟需提升新能源发电系统的电力输出稳定性。储能系统可改变电能生产、输送和使用同步完成的模式，实现能源在时间维度上的错时利用，是风能、太阳能等新能源快速发展及有效利用的关键因素。

抽水蓄能、电池储能、压缩空气储能是目前研究及应用最为广泛的几种储能方式。抽水蓄能启停便捷、反应迅速、使用寿命长，其主要缺点是依赖地理位置、选址难、建设周期长，其储能效率为70％-85％。电池储能技术包括铅酸电池、锂电池、镍基电池等，其寿命短，成本远高于抽水蓄能，可达抽水蓄能的1.5-13倍，易燃易爆及重金属等安全隐患也使其难以推广应用。压缩空气储能技术成熟、规模大、对地理环境的依赖比较小，其最大的劣势是效率过低，仅有42％-55％。

当前，国外的重力储能系统主要型式是基于水泥块工质或者铁轨型式，而我国仍尚处于理论研究阶段。而且，国外所研究的重力储能系统均需要复杂的转载码垛机构，此外复杂的转载系统是储能容量扩容困难。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于微型固体颗粒的重力储能及发电系统，利用微型固体颗粒实现重力储能及发电过程，发电负荷调节连续、稳定、无冲击、调节速率快。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于微型固体颗粒的重力储能及发电系统，包括布置于低处的释能料仓7和位于高处的储能料仓6，所述储能料仓6的出料口通过释能带轮5连接释能料仓7的进料口，所述释能料仓7的出料口通过储能带轮4连接至储能料仓6的进料口，所述储能料仓6的出料口安装发电功率调节阀9，释能料仓7的出料口安装储能功率调节阀8，所述储能带轮4通过变速轮一2与电动机1相连；释能带轮5通过变速轮二3与发电机11相连。

所述释能料仓7和储能料仓6的出料口均为漏斗状，用于实现微型颗粒自动下落。

所述释能料仓7的出料口位于其底部，进料口位于其顶部。

所述储能料仓6的出料口位于其底部，进料口位于其顶部。

所述释能带轮5为呈一定角度的倾斜结构。

所述储能带轮4为三段式，位于释能料仓7底部和储能料仓6顶部为水平结构，两端水平结构之间为倾斜结构，所述倾斜结构的角度大于释能带轮5的倾斜度。

所述微型固体颗粒10的尺寸范围为1微米-50厘米。

本发明的有益效果：

(1)通过储能料仓的设计，避免了基于智能机器人的转载码垛机构设计，系统运行更加简单、可靠；

(2)机组发电过程中的负荷调节特性优良，通过调节阀控制储能料仓中的微型固体颗粒下落速度，可以实现发电过程负荷调节连续、稳定、无冲击、调节速率快；

(3)储能工质多样化，在1微米-50厘米直径范围内的固体工质，均可作为储能工质材料，可大幅降低储能投资成本；

(4)本储能发电系统可建设在任何地方，沙漠边缘、山体旁、乡村无用地等都可以作为建设本储能发电系统的场地。

附图说明

图1为本发明一种基于微型固体颗粒的重力储能及发电系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示的一种基于微型固体颗粒的重力储能及发电系统，包括电动机1、变速轮一2、变速轮二3、储能带轮4、释能带轮5、储能料仓6、释能料仓7、储能功率调节阀8、发电功率调节阀9、微型固体颗粒10、发电机11。

系统连接及布置关系为：释能料仓7布置在位置低处，储能料仓6布置在位置高处；储能料仓和释能料仓底部均为漏斗状，能够实现微型颗粒自动下落；储能料仓8底部安装发电功率调节阀9；释能料仓7底部安装储能功率调节阀8；储能带轮4通过变速轮一2与电动机1相连；释能带轮通过变速轮二3与发电机11相连。

相较于其他储能系统，重力储能系统具有以下优点：1.储能系统效率高，只涉及电能、动能和重力势能的转换，没有能量贬值过程，储能系统效率可达90％；2.清洁无污染，不存在碳排放、重金属、易燃易爆等安全环保问题；3.寿命长，成本低，使用寿命可达30年以上，成本为700-1100元/kWh；4.地理位置依赖小；5.无需水、CO₂或熔融盐等循环工质，无资源消耗；6.储能系统容量特性不随运行时间衰减；7.发电系统响应速率快，可以达到3s以内，相比抽水蓄能和压缩空气储能具有较大优势。

本发明的工作原理：

在储能过程中，通过开启电动机1及储能功率调节阀8，微型固体颗粒10从释能料仓7中下落至储能带轮4上，随后被输送至储能料仓6中，实现储能。

释能过程中，通过逐渐开启发电功率调节阀9，实现释能带轮加速、稳定转速、发电机并网发电过程；并网后的发电功率根据电网指令，通过调整发电功率调整阀来进行负荷调节。

所述微型固体颗粒10的尺寸范围为1微米-50厘米，常见微型颗粒为沙子、石子、灰、粉等。

示例图只用于对本发明进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。