[發(fā)明專利]一種重力火車儲(chǔ)能系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110478968.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN113162081A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李炳濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京清航科技有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/28
• 分類號(hào): H02J3/28;H02J15/00
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一種重力火車儲(chǔ)能系統(tǒng)，涉及儲(chǔ)能領(lǐng)域。如附圖1所示，系統(tǒng)由電塔（1）、沿程電纜（2）、電桿（3）、鐵軌（4）、重力火車（5）、電連桿（6）、電氣柜（7）、電機(jī)（8）、傳動(dòng)系統(tǒng)（9）、車輪（10）組成。電網(wǎng)的電通過輸電塔（1）與本系統(tǒng)的沿程電纜（2）相連接，沿程電纜（2）通過電桿（3）架設(shè)在山坡（11）的鐵軌（4）旁，裝載有重物的重力火車（5）上的電氣柜（7）通過電連桿（6）與沿程線纜（2）相連接，電連桿（6）與沿程線纜（2）有相對(duì)滑動(dòng)。儲(chǔ)能時(shí)：電機(jī)（8）耗電使重力火車（5）在鐵軌（4）上爬升，存儲(chǔ)電能；釋能時(shí)：重力火車（5）在重力的作用沿鐵軌（4）向下滑動(dòng)帶動(dòng)電機(jī)（8）轉(zhuǎn)動(dòng)，釋放電能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能源儲(chǔ)能領(lǐng)域的一種新型儲(chǔ)能系統(tǒng)，利用火車上坡耗電進(jìn)行能量存儲(chǔ)，火車下坡時(shí)帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電進(jìn)行能量釋放。

背景技術(shù)

在碳中科、碳達(dá)峰的國(guó)家戰(zhàn)略背景下，儲(chǔ)能技術(shù)面臨著重大機(jī)遇。但是當(dāng)前儲(chǔ)能方式除了抽水蓄能有可見效益外，其它諸如蓄電池儲(chǔ)能、飛輪出能、壓縮空氣儲(chǔ)能、制氫儲(chǔ)能等基本都在示范階段，而且存在著各種各樣的問題與隱患，比如電池儲(chǔ)能的充放壽命問題、污染回收問題、火災(zāi)爆炸隱患；飛輪儲(chǔ)能的摩擦耗散問題；壓縮空氣綜合效率低，維護(hù)成本高問題；制氫儲(chǔ)能的運(yùn)輸和存儲(chǔ)問題、相比化工制氫成本高問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上情況，提出一種類似于抽水蓄能的重力火車儲(chǔ)能系統(tǒng)，本系統(tǒng)是以提升重物的方式存儲(chǔ)能量，具體是通過裝有石頭的廢舊火車廂在斜坡的軌道上往復(fù)運(yùn)行，地面采用鐵軌以減小摩擦。用電低谷時(shí)，火車上的電動(dòng)機(jī)通過耗電把火車送到坡上高處；用電高峰時(shí)，車輛下坡行駛，電動(dòng)機(jī)被車輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，切割磁力線發(fā)電。這個(gè)過程采用同一臺(tái)異步電機(jī)可同時(shí)作為動(dòng)力設(shè)備和發(fā)電設(shè)備。本系統(tǒng)可用于電網(wǎng)側(cè)的儲(chǔ)能，與抽水儲(chǔ)能類似，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)峰谷調(diào)節(jié)功能，本系統(tǒng)需要選擇合適的山丘進(jìn)行改造，地勢(shì)差達(dá)到30度左右即可，在上面鋪設(shè)鐵軌，并沿程設(shè)置電纜。

本發(fā)明的有益效果是：相比其它儲(chǔ)能方式，能量在本系統(tǒng)一旦存儲(chǔ)完成，可以任意時(shí)長(zhǎng)存儲(chǔ)，不存在耗散問題；設(shè)備壽命長(zhǎng)，設(shè)計(jì)壽命三十年；可循環(huán)利用，綠色無污染，無著火爆炸等危險(xiǎn)；系統(tǒng)服役完成后可回收率高；綜合效率可達(dá)80%以上。

附圖說明

圖1是一種重力火車儲(chǔ)能系統(tǒng)，由輸電塔（1）、沿程電纜（2）、電桿（3）、鐵軌（4）、重力火車（5）、電連桿（6）、電氣柜（7）、電機(jī)（8）、傳動(dòng)系統(tǒng)（9）、車輪（10）組成。電網(wǎng)的電通過輸電塔（1）與本系統(tǒng)的沿程電纜（2）相連接，沿程電纜（2）通過電桿（3）架設(shè)在山坡（11）的鐵軌（4）旁，裝載有重物的重力火車（5）上的電氣柜（7）通過電連桿（6）與沿程線纜（2）相連接，電連桿（6）跟隨重力火車（5）一起移動(dòng)，與沿程線纜（2）有相對(duì)滑動(dòng)。存儲(chǔ)能量時(shí)：電氣柜（7）控制電機(jī)（8）轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)（8）通過傳動(dòng)系統(tǒng)（9）使重力火車（5）的車輪（10）轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)重力火車（5）在鐵軌（4）上爬升，存儲(chǔ)電能；釋放能量時(shí)：重力火車（5）在重力的作用沿鐵軌（4）向下滑動(dòng)，這時(shí)車輪（10）帶動(dòng)電機(jī)（8）轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電機(jī)通過電氣柜（7）、電連桿（6）、沿程線纜（2）向電網(wǎng)饋電，釋放電能。

圖2是一種重力火車儲(chǔ)能系統(tǒng)的具體實(shí)施例，圖中斜坡長(zhǎng)度2000米，高1000米。

具體實(shí)施例

下面參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明創(chuàng)造。

需要說明，在不沖突的情況下，本發(fā)明創(chuàng)造中的實(shí)施例及實(shí)施例中特征可以相互組合。

所述一種火車儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行過程如下：

以10MWh為能量存儲(chǔ)目標(biāo)制定本方案。

將一節(jié)100t重的車箱提升1000米，可存儲(chǔ)的能量為：

Q=mgh=100000kg×10m/s2×1000m=1000000000J=1000MJ

10MWh的能量為：

10000000 3600S=36000MJ