专利名称：能量储转降波方法
技术领域：
本发明属能源、环保领域，涉及能量监测、储蓄、控制、释放、转化、降波、发电、输出，风能、太阳能、地能、热能、气能、势能、波能、粒子能、火山能等或由其转换的电能量大而且丰富，但多有波动或间歇，引入平台管理就能被大规模转化为工业和民用电力。
背景技术：
解决能源危机及污染问题已成为全世界众所周知的重大战略，研究很多，类似公开号为 CN1734822A、CN101453131A、CN101311525A、CN101349246A 的发明及许多报道试图解决上述问题，但属零星研究或局部创新，不成体系，不深不广，成本高、局限多、难普及、收效微，无法解决根本问题。
发明内容
要从根本上解决能源危机及传统能源污染问题，必须找到完整实现能量储蓄、转化、降波三大难题解决方法。物质从相对低处到相对高处获得相对势能，下降时释放相对势能。物质在相对高处受到管理，下降途中触推发电机叶片带动发电机发电，势能转化成电能。设法用能量使物质作如上循环，则能量被持续管理并转化为符合电网要求的电能。本发明立足于广角度想办法，致力于全局上求突破，既解决了储蓄的问题，又解决了转化的问题，还解决了消除或降低波动的问题，不受规模、地域、容量、成本、介质、技术限制，易推广、易普及，自然界大量丰富能量变为稳定电能意义深远。试想，将20%的风能、20%的太阳能转化为稳定电能的话，这个世界将会是一个怎样的变化。
具体实施例方式自然界大量丰富的能源变化情况是可预测和掌握的，利用它带动传输设备把物质(以下简称势能子)从低处运送到高处，经过上升、储蓄、转化、溢出、控制，释放后落至下面发电机叶片处，推动叶片带动发电机发电。势能转化为电能后，势能子落至低处，储转到初始点进行下一循环并持续，电能入网调控、传输。由能量储转机构负责联接并承担实施任务。能量储转机构主要由接入能源、势能子、传输设备、储转机构(如高平台和低平台)、发电设备、中转通道、电能输出设备、预测预报、控制、监测等组成，实际操作中会有增减。能量储转机构是中间机构，选址建设时既要便于与需要储转的能源衔接，又要便于把获得的电能及时安全地输出到电网。考察能量储转机构规模的重要指标是高平台与低平台之间的高度差和平台容量，高度差直接代表着势能子循环一次所带能量的多少和降波功能的大小，百米落差与千米落差的区别非常大；平台容量直接代表了储蓄势能子的能力，是储转降波的基础，十亩、百亩、千亩、万亩平台在功能上有巨大差异，因此在选址时要着重考虑。
建设能量储转机构可利用自然界已有的一些条件，比如山地、洼地、沟壑；也可在平地上开挖或建造，比如平地地面做高平台、下挖必要通道和低平台等，核心是为势能子提供一上、一下获得和释放势能并得以储转的空间和通道。能量储转机构有大小之分，利用广阔的戈壁滩建设一个大型能量储转机构其对势能子的储量可能比三峡容量还要大，储转甘肃河西走廊全部风电场的电能绰绰有余，这样的储转机构其能源接入点、传输设备、储转机构、发电机、中转通道、电能输出、预测预报、控制、监测等可能是千个和万个，而积累起来的势能子仅体积而言至少等于一个三峡。虽说大型能量储转机构的技术难度有所提高，设施设备也增加不少，但一个能量单位的平均成本和储转效率却有很大提高；一个中型的储转机构则可承担比如玉门风电场的全部或某个分场的电能，这样的能量储转机构，在选地、设施上的投入就相对少些，一个能量单位的平均成本和储转效率却有一定的降低；一个微型的能量储转机构则可利用一口报废的旧井(枯)配一个风车或风电机就可实施能量的储转，储转量可能很小，普及量则会很大，依此类推，一个山头、一个峡谷均可做小的能量储转机构。第一步是把势能子从低处送到高处使其获得相对势能。自然界的许多能量，如果要直接转换成电能，难度很大，把它先转换成某种易管理、易衔接的过渡能源，再由过渡能源转换成电能就比较容易了。势能子的引入大大拓宽了能量储转途径，充当了过渡能源的角色，好比一种万能能。管好势能子就管好了能量。由于带动传输设备的能源只是让设备运转起来，不求稳定、连续，要求不严，因此可适应的能源很多，风能、太阳能、地能、热能、气能、势能、波能、粒子能、火山能等或由其转换的电能均可，甚至可以是水车、风车。可直接接入，也可间接接入。这就为形式多样、特征各异的能量向势能转换提供了方便，创造了条件。将准备好的能源接入势能子传输设备，将制作好的势能子置于低平台，使其能自动进入传输设备入口或能使传输设备自行收纳执行传送。接入的能源带动传输设备，运送势能子由低处向高处运动。以下把势能子初始进入传输设备的位置称为初始点。传输设备与接入能源、低平台、高平台、势能子的结合方式及传输设备自身结构，根据不同情况具体确定，以科学、高效完成传输任务为目标。接入能源有波动，势能子的上升过程也随之波动，但由于高、低两平台间的高度差相等，相同质量的势能子到达高平台所获得的相对势能相等，即过程不同、结果相同，上升过程内的一切波动皆被消除。如供能极大，若势能子正在传输设备低段，势能子上升就快，但不影响其最终获得相等的势能；若势能子正在传输设备高段，势能子可能会被抛过高平台一定距离再落下，因为最后的落点仍在高平台，瞬间极大的那部分能量被削去，仍不影响其最终获得相等的势能；如遇供能很小或间歇时，由于有控制传输设备不准倒转的装置，势能子不会下行，可能会走走停停，但仍不影响其最终获得相等的势能。高、低两个平台间的落差越大越好，过小的落差不仅使势能子的每一次循环只带很小的能量，而且会因大波动造成大量势能子被抛过高平台一定距离后再落下成为无效势能，形成能量浪费。势能子上升到高平台的入口处自动落入高平台并向出口运转。第二步是储蓄管理势能子及其势能。势能子进入了高平台就表示能量被转到了势能子身上。不论谁先谁后，相同质量的势能子获得的势能是相等的，管好了它就管好了能量，控制了它就控制了能量的波动。一般地，同一个能量储转机构势能子的质量、密度、大小、结构是相同的，不同的机构或同一个机构的不同时期会有区别，有时可能会很大。由于势能子用量很大，要预制或批量生产，又由于要不停地循环、接触较硬的水泥或钢铁构件，耐磨性是其重要的指标之一，还由于不同的储转机构有不同的配套设施，势能子的适应性也就不同，所以要经过大量试验研究才能制造出最好的势能子。平台是一个宽泛的概念，形式多样，构造各异，不一而足，比如倾斜的、水平的、缓V型、缓Λ型、斗型等。势能子传输设备接入、势能子出入、储转形式由此多变，仅举一例加以说明:本例高平台设势能子入口、出口、多余势能子溢出口(以下此过程称为溢出)，外接能源变化情况预测预报系统、智能控制系统、储转机构内部监测系统，边缘有围栏或围墙，相对高度和容量越大越好。平台容量是一项重要的指标，既代表着能源储转能力，又代表着降波能力，大容量的平台可承担大能源的储转降波任务，而且降波效率较高，而容量小的平台就无法满足需要，使得储转工作顾此失彼，降波效率低下。但在追求平台大容量的时候又往往会受到各方面条件的限制，比如一个利用洼地建设的能量储转机构，由于洼地容量、地理位置、高差等条件的制约，需要综合权衡利弊才能确定。Α、势能子进入高平台后储蓄待命，出口量保持适当以保证平稳发电。当供能大时，势能子进大于出，高平台趋满低平台趋空；供能适当时，势能子进、出相当，高、低平台储量变化不大；当供能小时，高平台趋空低平台趋满。进量在变而出量不变或略有调整，维持了发电的平稳。B、由于平台容量是有限的，供能持续大时，高平台饱和，为维持发电平稳，适应电网要求，势能子出量不能再放大，多余的势能子可通过溢出口溢出，不参与发电，视为无效势能，将这个措施比喻为溢出。C、供能持续大时虽可溢出，却有浪费。接入的能量虽有波动，但并非毫无规律，经过不断探索和总结，对其规律的掌握就会渐渐清晰并成熟，比如风能场或风电场，可通过天气预报、能场周边数据参数的收集处理，预知近期能量波动的走向是向大还是向小。又如通过天气、太阳福射、季节等等参数的综合计算，可预知近期太阳能波动的走向是向大还是向小。在预测到大体走向后还可进一步监测，取得更多有利于调控波动的数据。要解决较大的波动可引入预测预报。预测预报有宏观、微观、介于二者之间的三级或更细的分级，并辅之储转机构内部监测系统。预测预报时空越大、参数越多越有利于指导降波工作。例如用水车带动势能子传输设备时，对气候、天气、河流季节性、区域性变动预测为宏观预测，对河流的旬变化预测为中、短期预测，对河流每小时变化的预测为微观预测。可能，在相同波动下，未进行预测预报，维稳时间是一天，引入预测预报后，提前计算出了每个时段势能子进量的平均值、最大值、最小值、波动系数，进而掌握每天、每时、每分钟的变动情况，为科学合理制定应对方案提供依据，这样维稳时间可能会持续两天，甚至是五天。D、根据具体情况可选择配套普通控制或智能控制系统。智能控制是建立在预知、渐变、系统、协调、计算基础之上的，是通过对事先采集的庞大数据进行全面综合分析后发出控制指令的，是根据现场具体情况进行动态管理或调整的，是对预测预报、平台容量、势能子实时储量、未来空间、储转机构各环节运行情况的好坏、电网允许波动时间及时限、峰值、谷值，进行程序化综合运算，并随时发出控制指令和微调信息，使势能子出口下落的数量变化更能适应于电网的要求和能源波动的实际，管理势能子和降波结果是综合、相对、渐进、智能的，更趋于平滑渐变的要求，更加综合全面。
第三步是释放势能子发电。受到管理的势能子从高平台的出口释放后下落至下面预置好的发电机叶片处，遇到叶片释放势能推动叶片带动发电机发电，实现了势能向电能的转化。由于高平台到叶片的高度差相等，近匀速或匀速出口的势能子势能转化为电能的过程是接近稳定或稳定的，是符合电网准许入网的技术标准的。第四步是电能输出。符合技术标准的电能入网后仍有继续降波的需要和条件。较大范围的电网同时连接着供与需，且又是多点供，多点需，继续降波的余地很大，直至电能到达用户端时波动被消除。第五步是中转势能子。释放了势能的势能子落入中转通道，或不经中转直接落至低平台。第六步是势能子回至初始点继续循环。到低平台的势能子储转到传输设备下端势能子初始点等候运送，准备进入下一循环。势能子周而复始的执行第一至第六步循环就把能量持续转化为电能并入网输出。小结:一是能量储蓄任务在第二个步骤中得以实现，一个大型能量储转机构的势能子储量可比一个三峡，而微型者又极易普及。能量储转机构对能量的储蓄应用范围可以很广，如昼储夜释、夏储冬释、闲储忙释、峰储谷释、零储整释等等。二是能量转化任务在第一、第三个步骤中实现，第一步是能量向势能转化，第三步是势能向电能转化。三是降低或消除能量波动性和间歇性的任务在第一步、第二步的A、B、C、D、第四步中实现，共采用了 6项措施完成此项任务。
权利要求
1.自然界大量丰富的能量要走进电网，有许多困难，本发明在能量与电网之间建立了一种联接和扩展，其特征是对物质进行了管理，物质获得和释放相对势能，实现能量向势能再向电能的转化，过程应当循环。
2.根据权利要求1所述，物质可能需要生产或加工。
3.根据权利要求1所述，物质运动的方式有被动、主动或半被动。
4.根据权利要求1所述，管理的措施有:对能量变化进行预测预报以便预知物质被传送到相对高处的情况、储蓄、控制、溢出、释放、转化、对有关构件的监测等。
5.能实施具有权利要求1所述特征的能量储蓄、转化、降低或消除能量波动的机构或设施。
全文摘要
能量储转降波方法属能源、环保领域。解决能源危机及污染问题已成世界难题。本发明通过对物质进行特殊管理，使其在获得和释放势能的过程中，同时解决能量的储蓄、能量的转化、降低或消除能量波动和间歇的问题，使大量丰富的风能、太阳能、地能、热能、气能、势能、波能、粒子能、火山能或由其转换的能量成为符合电网传输要求的电能。实施本发明无规模、地域、容量、成本、介质、技术制约，易推广普及。山地、洼地、沟壑、峡谷、戈壁、枯井等具有相对落差的地方皆可用来建立实施本发明的场所或机构，尤其适合各种规模风能或风电的储蓄、转化、降波、输出，大至千万千瓦级，小至几个千瓦，技术简单，单位成本远低于抽水蓄能电站，普及性极强。
文档编号F03G7/00GK103166324SQ201110423620
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月17日 优先权日2011年12月17日
发明者魏杰 申请人:魏杰