[發明專利]一種基于礦井立井筒、提升、運輸系統的重力儲能系統

在審

• 申請號: 201910074856.6
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109665430A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 宋立平;董寶光;王東軍;王帥;朱磊;吳玉意
• 申請（專利權）人: 中煤能源研究院有限責任公司
• 主分類號: B66B15/00
• 分類號: B66B15/00;B66B15/08;B66B17/04;B66B17/16;B66B17/30;B66B5/28;F03G3/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種基于礦井立井筒、提升、運輸系統的重力儲能系統，包括井架天輪、鋼絲繩絞盤、電動發電一體機和控制系統，井架位于井筒井口的正上方，井架天輪設置在井架上，罐籠運行在在井筒裝備罐道上，并能夠沿著井筒裝備罐道上下移動，罐籠與鋼絲繩的一端連接，鋼絲繩的另一端卷繞在鋼絲繩絞盤上，鋼絲繩絞盤與電動發電一體機通過機械傳動機構連接，且電動發電一體機通過變壓器與電網連接；井口操車設備、井底操車設備用于礦車轉載、運輸至罐籠上，控制系統用于控制井口操車設備、井底操車設備以及電動發電一體機的工作狀況。本發明特別適宜在廢棄礦井立井井筒及即將退出關閉礦井的再利用。

技術領域

本發明屬于能量儲存技術領域，具體涉及一種基于礦井立井筒、提升、運輸系統的重力儲能系統。

背景技術

目前已有的電力儲能技術包括抽水儲能、壓縮空氣儲能、蓄電池儲能、飛輪儲能，電解水儲能、超導磁能和超級電容等。其中抽水儲能技術最為典型，抽水儲能方式儲能容量大，響應速度較快，因而應用較廣泛。但是建設抽水儲能電站需要特殊的地理條件，建設兩個水庫和水壩，建設周期長，初期投資巨大，并且只能建設在有水源的地方，能量轉換效率一般(約70％)。

現有技術例如專利文獻CN201599160U提出了一項通過提升標準化重塊實現儲蓄重力勢能的方案。該方案需要大型支撐柱結構，并采用滑輪和拉索實現重物升降。該方案占地相對不多，理論上效率可達90％，并可用于缺水地區。然而，該方案將標準化重塊安裝在支撐裝置上，對立柱、拉索等部件的材質和結構設計要求過高，安全系數低，存在較大的運行風險。

現有技術中的先進電力機車(例如和諧3D型電力機車)可以利用下坡進行再生發電，但是要求傾斜鐵軌為平緩的直線或曲線。這是因為輪軌接觸粘著系數較低，無法提供在陡坡行駛時需要的驅動力。根據現有電力機車技術，本領域熟練的技術人員可能想象出：選取坡度較小(例如小于5°)、坡距長(例如5公里)的地理環境，運行與電網相連的專用電力機車，進行大量重物的往返搬運實現儲電和釋能。例如，在傾斜鐵軌上空架設電接觸網或者在傾斜鐵軌旁邊鋪設導電軌，并在電力機車上安裝受電弓和牽引發電兩用電機。本領域熟練的技術人員還可能進一步想象出：通過鋪設兩條平行傾斜鐵軌實現循環作業，通過增加機車數量和車皮數量提高能量密度。但是該方案占用有用土地面積大，地理條件約束較多，工程量大，而且總效率不高(單程約80％，雙程約60％)，維護成本高，因此實用價值有限。更熟練的技術人員還可能進一步想象出：在下滑行程前段不做制動，而僅在下滑傾斜鐵軌末段直線段設置阻攔索，通過阻攔索制動將動能轉換得到電能，則總效率可以獲得提高至約70％，但是系統復雜程度高。

發明內容

本發明的目的是為解決公知技術中存在的技術問題，提供了一種基于礦井立井筒、提升、運輸系統的重力儲能系統，該系統效率較高、成本低以及安全系數較高。

本發明采用如下技術方案來實現的：

一種基于礦井立井筒、提升、運輸系統的重力儲能系統，包括鋼絲繩，礦車，設置在井口平臺上的井口操車設備、井架、變壓器和電力提升和發電裝置，設置在井筒內的井筒裝備罐道和罐籠，以及設置在井底車場及硐室內的井底車場平臺上的井底操車設備；其中，

電力提升和發電裝置包括井架天輪、鋼絲繩絞盤、電動發電一體機和控制系統，井架位于井筒井口的正上方，井架天輪設置在井架上，罐籠運行在在井筒裝備罐道上，并能夠沿著井筒裝備罐道上下移動，罐籠與鋼絲繩的一端連接，鋼絲繩的另一端卷繞在鋼絲繩絞盤上，鋼絲繩絞盤與電動發電一體機通過機械傳動機構連接，且電動發電一體機通過變壓器與電網連接；

井口操車設備用于將井口平臺上的礦車轉載、運輸至罐籠上，井底操車設備用于將井底車場平臺上的礦車轉載、運輸至罐籠上，控制系統用于控制井口操車設備、井底操車設備以及電動發電一體機的工作狀況。

本發明進一步的改進在于，鋼絲繩絞盤與電動發電一體機連接的機械傳動機構為齒輪傳動或者皮帶傳動。