一种重力储能块以及基于重力储能块的储存仓结构的制作方法

1.本实用新型涉及电网储能技术领域，具体涉及一种重力储能块以及基于重力储能块的储存仓结构。


背景技术：

2.重力储能尤其是重力塔式重力储能是一种新型储能技术，其因具有度电成本低、选址灵活等优势，正在成为储能领域的热点技术。
3.重力储能块是重力塔式重力储能的储能介质单元，属于运动部件，具有体积、重量大的特点。传统重力储能块一般采用长方体结构，使用混凝土等单一材料，采用浇筑或压制工艺制成。在重力储能塔的储、放能过程中，重力储能块需要经历平移、升降等多种运动模式，且工作高度较高，一旦有重力储能块出现破损、断裂、或者在运动或停放过程中因为震动出现倒塌、掉落等事故，将严重影响整个储能系统的稳定运行，并造成较大的安全隐患。
4.公开号为cn114772991a的中国专利公开了“一种使用垃圾焚烧底灰和废弃塑料制备重力储能块的方法”，具体公开了从提高混凝土性能和废弃物资源化利用的角度，提出采用废弃物原料替代传统水泥混凝土制备重力储能块的方法。该方法可以一定程度上提高重力储能块材料的部分力学性能，但其并没有从根本上解决长方体混凝土重力储能块因结构、材质、存放方式等引起的安全问题。
5.公开号为cn114751686a的中国专利公开了“一种工程渣土制重力储能用大型配重块制备工艺”，具体公开了使用工程渣土为主要原料，采用无模具压制法代替传统混凝土浇筑法制作重力储能块，保证了重力储能块的密度和尺寸精度，降低了重力储能块的制作成本。但是该工艺生产的重力储能块仍然是单一材料的简单长方体质量块，从结构角度来说与传统重力储能块没有本质区别，也不解决上述安全问题。
6.公开号为cn114704445b的中国专利公开了“一种重力储能模块以及模块化重力储能系统”，具体公开了在质量块的储存仓结构部分采用两根固定在框架架构上的承重梁从底部托住重力储能块。但是除此之外对重力储能块没有其它的支撑和限制结构，无法保证在意外情形下储存仓出现震动，或重力储能块发生倾斜、碰撞时，重力储能块不出现倒塌或从储存仓中掉落的情况。同时因为缺乏足够的定位限制，也难以实现重力储能块在搬运中的准确定位，容易出现摆放位置偏移的问题，降低了储能系统的稳定性。
7.因此，以上问题亟需解决。


技术实现要素：

8.本实用新型要解决的技术问题是提供一种重力储能块以及基于重力储能块的储存仓结构，采用基础材料和强力骨架的复合结构，强化了重力储能块的抗拉、抗压等力学性能，增加了重力储能块的整体强度和使用寿命。
9.为解决上述技术问题，本实用新型采取如下技术方案：本实用新型的一种重力储能块，其创新点在于：包括基础材料、底板、竖梁、水平梁和外伸插板；数个竖直设置的所述
竖梁和数个水平横向设置的所述水平梁垂直拼接成一规则网格状结构，且竖直横向放置在水平横向设置的所述底板的上表面，并不超出所述底板的覆盖范围，进而通过竖梁下端与底板固定连接拼接形成一强力骨架；在每一所述水平梁的两端还分别水平平行对齐固定设有外伸插板，且每一所述外伸插板均垂直延伸出所述底板的覆盖范围；所述基础材料填充在所述底板的上部，且包裹所有所述竖梁以及水平梁，进而形成长方体复合结构的重力储能块。
10.优选的，所述强力骨架采用碳素钢或合金钢制成。
11.优选的，每一所述竖梁均不超出所述底板的覆盖范围，且其下端均固定在所述底板的重心位置处；每一所述竖梁的截面形状可为圆形、方形、多边形或工字形，且在其表面还可设有螺纹或网纹的表面结构，进而增加与基础材料间的结合力。
12.优选的，每一所述水平梁分别与对应所述竖梁固定连接，且分别与所述底板平行设置；每一所述水平梁的截面形状可为圆形、方形、多边形或工字形，且在其表面还可设有螺纹或网纹的表面结构，进而增加与基础材料间的结合力；每一所述水平梁的长度均与所述底板的长度相一致，且其均不超出所述底板的覆盖范围。
13.优选的，每一所述外伸插板均采用水平金属板，且分别垂直延伸出对应重力储能块，每一所述外伸插板的宽度均大于对应重力储能块的厚度，进而通过延伸插板来固定、支撑重力储能块。
14.本实用新型的基于重力储能块的储存仓结构，其创新点在于：所述储存仓为水平设置的长方体框架结构，且在其内沿其长度方向还依次设有数个平行设置的重力储能块存储位；重力储能块放置在储存仓内时，需确保重力储能块的厚度方向与所述储存仓的长度方向相一致；在所述储存仓内相对于重力储能块存储状态时外伸插板位置处还分别水平设有与外伸插板相匹配的水平滑槽，每一所述水平滑槽均沿储存仓的长度方向设置在所述储存仓的左右两侧，且其长度与所述储存仓的长度相一致；在每一所述水平滑槽的内底面沿其长度方向还装有滚轮传动装置，且重力储能块进仓后，其两端的外伸插板分别嵌入插接在对应水平滑槽内，并支承在对应滚轮传动装置上，进而通过外伸插板、水平滑槽以及滚轮传动装置的配合，带动重力储能块沿水平滑槽进行进仓、仓内移动以及出仓动作。
15.优选的，在所述储存仓的前后两端还分别设有与重力储能系统升降装置对接的重力储能块进口和出口，进而通过进口、出口进行重力储能块的进仓和出仓。
16.优选的，在所述储存仓的进口和出口处还分别设有与之相匹配的仓门，并通过仓门的自动开启和关闭来控制储存仓进口和出口的通断，进而在不与升降装置进行重力储能块传递时，储存仓的进口、出口保持关闭。
17.本实用新型的有益效果：
18.（1）本实用新型采用基础材料和强力骨架的复合结构，强化了重力储能块的抗拉、抗压等力学性能，增加了重力储能块的整体强度和使用寿命；
19.（2）本实用新型通过外伸插板、水平滑槽以及滚轮传动装置的配合使用，对重力储能块在储存仓中的运动方式和运动方向进行限定，进而避免了重力储能块发生翻倒、掉落或侧移的风险；
20.（3）本实用新型外伸插板的宽度大于重力储能块的厚度，从而保证了储存仓内相邻重力储能块之间的间距，避免了重力储能块在储能仓内发生互相碰撞的风险；
21.（4）本实用新型通过外伸插板和水平滑槽的配合使用，来托住整个重力储能块，且由于金属材质的外伸插板强度远好于混凝土，进而避免了重力储能块支撑部分因受力过大而导致的损坏风险；
22.（5）本实用新型由于强力骨架的密度远大于混凝土，进而使得采用强力骨架的重力储能块密度比采用单一混凝土材质的重力储能块密度更大，其单位体积的储能密度也更大。
附图说明
23.为了更清晰地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型重力储能块的结构示意图。
25.图2为图1中强力骨架的结构示意图。
26.图3为本实用新型重力储能块在储存仓中的储存状态示意图。
27.图4为本实用新型实施例一中重力储能块在储存仓内的剖面示意图。
28.图5为图4中a-a视图。
29.图6为本实用新型实施例二中重力储能块在储存仓内的剖面示意图。
30.图7为图6中b-b视图。
31.其中，1-基础材料；2-底板；3-竖梁；4-水平梁；5-外伸插板；6-储存仓；7-水平滑槽；8-滚轮传动装置。
实施方式
32.下面将通过具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
33.本实用新型的一种重力储能块，包括基础材料1、底板2、竖梁3、水平梁4和外伸插板5；具体结构如图1~3所示，数个竖直设置的竖梁3和数个水平横向设置的水平梁4垂直拼接成一规则网格状结构，且竖直横向放置在水平横向设置的底板2的上表面，并不超出底板2的覆盖范围，进而通过竖梁3下端与底板2固定连接拼接形成一强力骨架；在每一个水平梁4的两端还分别水平平行对齐固定设有外伸插板5，且每一个外伸插板5均垂直延伸出底板2的覆盖范围；基础材料1填充在底板2的上部，且包裹所有竖梁3以及水平梁4，进而形成长方体复合结构的重力储能块。其中，基础材料1可采用普通混凝土、强化混凝土、地聚物混凝土、以及再生材料混凝土中的一种或几种，也可采用能通过浇筑、挤压凝固成型的材料；强力骨架采用碳素钢或合金钢制成，且其还可以采用譬如水平、竖直、倾斜的支梁或其它起到强化支撑作用的结构。
34.如图1、图2所示，每一个竖梁3均不超出底板2的覆盖范围，且其下端均固定在底板2的重心位置处；每一个竖梁3的截面形状可为圆形、方形、多边形或工字形，且在其表面还可设有螺纹或网纹的表面结构，进而增加与基础材料1间的结合力。
35.如图1、图2所示，每一个水平梁4分别与对应竖梁3固定连接，且分别与底板2平行设置；每一个水平梁4的截面形状可为圆形、方形、多边形或工字形，且在其表面还可设有螺
纹或网纹的表面结构，进而增加与基础材料1间的结合力；每一个水平梁4的长度均与底板2的长度相一致，且其均不超出底板2的覆盖范围。
36.如图1、图2所示，每一个外伸插板5均采用水平金属板，且分别垂直延伸出对应重力储能块，每一个外伸插板5的宽度均大于对应重力储能块的厚度，进而通过延伸插板来固定、支撑重力储能块。本实用新型外伸插板5的宽度大于重力储能块的厚度，从而保证了储存仓6内相邻重力储能块之间的间距，避免了重力储能块在储能仓内发生互相碰撞的风险。
37.本实用新型基于重力储能块的储存仓6结构，如图3、图4、图6所示，储存仓6为水平设置的长方体框架结构，且在其内沿其长度方向还依次设有数个平行设置的重力储能块存储位；重力储能块放置在储存仓6内时，需确保重力储能块的厚度方向与储存仓6的长度方向相一致；在储存仓6内相对于重力储能块存储状态时外伸插板5位置处还分别水平设有与外伸插板5相匹配的水平滑槽7，每一个水平滑槽7均沿储存仓6的长度方向设置在储存仓6的左右两侧，且其长度与储存仓6的长度相一致；在每一个水平滑槽7的内底面沿其长度方向还装有滚轮传动装置8，且重力储能块进仓后，其两端的外伸插板5分别嵌入插接在对应水平滑槽7内，并支承在对应滚轮传动装置8上，进而通过外伸插板5、水平滑槽7以及滚轮传动装置8的配合，带动重力储能块沿水平滑槽7进行进仓、仓内移动以及出仓动作，进而对重力储能块在储存仓6中的运动方式和运动方向进行限定，避免了重力储能块发生翻倒、掉落或侧移的风险。本实用新型关于滚轮传动装置8的具体结构为现有技术，故在此不再赘述。
38.如图3所示，在储存仓6的前后两端还分别设有与重力储能系统升降装置对接的重力储能块进口和出口，进而在储存仓6与升降装置对接时，通过进口、出口进行重力储能块的进仓和出仓；在储存仓6的进口和出口处还分别设有与之相匹配的仓门，并通过仓门的自动开启和关闭来控制储存仓6进口和出口的通断，进而在不与升降装置进行重力储能块传递时，储存仓6的进口、出口保持关闭，放置重力储能块从储存仓6的进口、出口意外掉落。本实用新型关于如何实现仓门自动启闭的结构为现有技术，故在此不再赘述。
实施例
39.本实用新型强力骨架包括位于重力储能块底部的底板2、一根竖梁3和一根水平梁4；其中，基础材料1选用混凝土；底板2为碳素钢材质，且其尺寸为1000*300*10mm；竖梁3为直径25mm、长1500mm的螺纹钢；水平梁4为直径25mm、长1000mm的螺纹钢；外伸插板5为400*150*15mm的钢板；如图4、图5所示，将水平梁4的中部垂直牢固焊接在竖梁3800mm高度位置处，进而拼接成十字架结构，再将竖梁3底端垂直焊接固定在底部的上表面重心位置，并在水平梁4的两端分别焊接有外伸插板5，进而形成强力骨架；然后将混凝土填充在底部上部，且包裹竖梁3和水平梁4，进而得到尺寸为1600*1000*300mm的长方体复合结构的重力储能块。
40.选用储存仓6的尺寸为4500*2000*1400mm，且每个储存仓6最多能够存放10个重力储能块；在储存仓6内1000mm高度位置安装有水平滑槽7，并在水平滑槽7内装有滚轮传动装置8；如图4、图5所示，将储存仓6前后两端的进口、出口分别与重力储能系统的升降装置对接，进而使重力储能块可以方便地从两端通过升降装置进出储存仓6，实现重力储能块的进仓、存放以及出仓；然后将重力储能块两端的外伸插板5分别嵌入插接在对应水平滑槽7内，并支承在对应滚轮传动装置8上，进而通过外伸插板5、水平滑槽7以及滚轮传动装置8的配
合，带动重力储能块沿水平滑槽7长度方向水平移动，进而实现进仓、仓内移动以及出仓动作。
实施例
41.本实用新型强力骨架包括位于重力储能块底部的底板2、三根竖梁3和三根水平梁4；其中，基础材料1选用混凝土；底板2为碳素钢材质，且其尺寸为1500*400*10mm；三根竖梁3均为直径32mm、长2000mm的螺纹钢；三根水平梁4均为直径32mm、长1500mm的螺纹钢；外伸插板5为500*150*15mm的钢板；如图6、图7所示，将三根竖梁3沿底板2的长度方向依次间隔竖直平行排布，且确保中间一根竖梁3位于底板2中心位置，并将三根竖梁3的底端分别垂直焊接固定在底板2上；三根水平梁4分别水平平行位于竖梁3的500mm、1000mm以及1500mm处，且分别与对应竖梁3焊接固定，并在每一根水平梁4的两端分别焊接有外伸插板5，进而形成强力骨架；然后将混凝土填充在底部上部，且包裹所有竖梁3和水平梁4，进而得到尺寸为2100*1500*400mm的长方体复合结构的重力储能块。
42.选用储存仓6的尺寸为8000*2400*2000mm，且每个储存仓6最多能够存放15个重力储能块；在储存仓6内700、1200以及1700mm高度位置分别安装有水平滑槽7，并在每一个水平滑槽7内分别装有滚轮传动装置8；如图6、图7所示，将储存仓6前后两端的进口、出口分别与重力储能系统的升降装置对接，进而使重力储能块可以方便地从两端通过升降装置进出储存仓6，实现重力储能块的进仓、存放以及出仓；然后将重力储能块两端的外伸插板5分别嵌入插接在对应水平滑槽7内，并支承在对应滚轮传动装置8上，进而通过外伸插板5、水平滑槽7以及滚轮传动装置8的配合，带动重力储能块沿水平滑槽7长度方向水平移动，进而实现进仓、仓内移动以及出仓动作。
43.本实用新型的有益效果：
44.（1）本实用新型采用基础材料1和强力骨架的复合结构，强化了重力储能块的抗拉、抗压等力学性能，增加了重力储能块的整体强度和使用寿命；
45.（2）本实用新型通过外伸插板5、水平滑槽7以及滚轮传动装置8的配合使用，对重力储能块在储存仓6中的运动方式和运动方向进行限定，进而避免了重力储能块发生翻倒、掉落或侧移的风险；
46.（3）本实用新型外伸插板5的宽度大于重力储能块的厚度，从而保证了储存仓6内相邻重力储能块之间的间距，避免了重力储能块在储能仓内发生互相碰撞的风险；
47.（4）本实用新型通过外伸插板5和水平滑槽7的配合使用，来托住整个重力储能块，且由于金属材质的外伸插板5强度远好于混凝土，进而避免了重力储能块支撑部分因受力过大而导致的损坏风险；
48.（5）本实用新型由于强力骨架的密度远大于混凝土，进而使得采用强力骨架的重力储能块密度比采用单一混凝土材质的重力储能块密度更大，其单位体积的储能密度也更大。
49.上面所述的实施例仅仅是本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。