一种降低重力压块冲击力的防护型重力压缩空气储能系统

1.本技术涉及电能存储技术领域，尤其涉及一种降低重力压块冲击力的防护型重力压缩空气储能系统。


背景技术：

2.压缩空气储能系统通过压缩空气储存多余的电能，重力压块具有体积大、重量大等特点。在储能时，压缩空气储能系统耗用电能将空气压缩并存于储气室中，储气室顶板抬升，顶起重力压块；在释能时，高压空气从储气室释放，重力压块随储气室顶板下降。正常工作情况下，重力压块能够平稳升起与降落。但在事故工况下，如升起的重力压块抬升到最高处时，由于卡槽或储气室气压骤降，使得重力压块发生突然坠落，巨大的冲击力给储能竖井带来严重的毁坏。


技术实现要素：

3.本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本技术的目的在于提出一种降低重力压块冲击力的防护型重力压缩空气储能系统，通过设置多个阻尼器将事故工况下重力组件产生的冲击力经过缓冲进行削弱，降低事故工况下重力组件向下的冲击力，削弱发生事故后的二次破坏，保障了竖井结构的整体安全性。
5.为达到上述目的，本技术提出的一种降低重力压块冲击力的防护型重力压缩空气储能系统，包括：
6.竖井，所述竖井中活动插接有重力组件，所述重力组件与所述竖井之间通过密封膜密封连接，以使所述重力组件、所述密封膜以及所述竖井位于所述密封膜下方区域之间围成储气腔；
7.环形锁定平台，所述环形锁定平台设置在所述竖井上，所述环形锁定平台套设在所述重力组件的外部，所述环形锁定平台上设置有多个阻尼器，多个所述阻尼器围成环形结构，以使所述重力组件向下移动至所述阻尼器时通过多个所述阻尼器进行支撑。
8.进一步地，所述环形锁定平台的内壁周侧固定有多个角钢，所述角钢的一边固定在所述环形锁定平台的内壁上，所述阻尼器设置在所述角钢的另一边表面，所述环形锁定平台的表面设置有弹性垫，以使所述重力组件向下移动至与多个所述阻尼器相接后对所述阻尼器压缩直到所述重力组件支撑在弹性垫上。
9.进一步地，所述重力组件包括地上重力块组和承压筒，所述地上重力块组设置在所述承压筒顶部，所述密封膜与所述承压筒外壁相连，所述承压筒的顶端外壁设置有限位圈，以使所述承压筒的所述限位圈与多个所述阻尼器相接后对所述阻尼器压缩直到所述重力组件支撑在弹性垫上。
10.进一步地，所述环形锁定平台设置在所述竖井顶部的地面上。
11.进一步地，还包括：
12.导槽，所述导槽设置多个，所述竖井顶端外部的地面设置有多个塔楼结构，多个所述塔楼结构分布在所述竖井周侧，多个所述导槽分别安装在多个所述塔楼结构上；与
13.滚轮，所述滚轮设置多个，多个所述滚轮分别通过转轴设置在所述地上重力块组的周侧，所述滚轮与所述导槽的槽底相接，以使所述重力组件上下移动时所述滚轮沿着所述导槽的槽底上下移动。
14.进一步地，所述地上重力块组包括多个在竖直方向上层层叠加设置的地上重力压块，每个所述地上重力压块的周侧均设置有多个滚轮。
15.进一步地，所述重力压块的周侧开有安装槽，所述安装槽中安装有钢板槽，所述滚轮位于所述钢板槽中，所述滚轮上连接的所述转轴安装在所述钢板槽相对两侧的侧壁之间。
16.进一步地，所述阻尼器包括相对设置的顶托和底托以及连接在所述顶托和所述底托之间的弹簧，所述弹簧的顶端和低端分别连接在所述顶托和所述底托上，所述底托设置在所述角钢的另一边表面；
17.所述顶托的底面中部设置有上中心连杆，所述底托的表面中部设置有下中心连杆，所述上中心连杆和所述下中心连杆均位于所述弹簧中部，所述下中心连杆的顶端面中部开有沿竖直方向设置的滑孔，所述上中心连杆的底端位于所述滑孔中能够沿着所述滑孔上下移动。
18.进一步地，所述顶托的底面设置有上环形保护圈，所述底托的表面设置有下环形保护圈，所述上环形保护圈，所述下环形保护圈位于所述上环形保护圈中，所述弹簧位于所述下环形保护圈中。
19.进一步地，所述下环形保护圈的外径等于所述上环形保护圈的内径
20.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
21.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1是本技术一实施例提出的一种降低重力压块冲击力的防护型重力压缩空气储能系统的结构示意图；
23.图2是本技术另一实施例提出的图1的局部结构示意图；
24.图3是本技术另一实施例提出的图2的局部结构示意图；
25.图4是本技术另一实施例提出的图1的局部结构示意图；
26.图中，1、竖井；2、角钢；3、密封膜；4、储气腔；5、环形锁定平台；51、弹性垫；6、阻尼器；61、顶托；62、底托；63、弹簧；65、上中心连杆；66、下中心连杆；67、上环形保护圈；68、下环形保护圈；7、地上重力块组；71、地上重力压块；72、钢板槽；8、承压筒；81、限位圈；9、挡板；11、导槽；12、塔楼结构；13、滚轮；14、钢衬。
具体实施方式
27.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。相反，本技术的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
28.图1是本技术一实施例提出的一种降低重力压块冲击力的防护型重力压缩空气储能系统结构示意图。
29.参见图1-3，一种降低重力压块冲击力的防护型重力压缩空气储能系统，包括竖井1，竖井1中活动插接有重力组件，重力组件与竖井1之间通过密封膜3密封连接，以使重力组件、密封膜3以及竖井1位于密封膜3下方区域之间围成储气腔4，竖井1上设置有环形锁定平台5，环形锁定平台5套设在重力组件的外部，环形锁定平台5上设置有多个阻尼器6，多个阻尼器6围成环形结构，以使重力组件向下移动至阻尼器6时通过多个阻尼器6进行支撑。
30.可以理解的是，储气腔4连接空气压缩机组和空气膨胀机组，储能过程中，电能带动空气压缩机组工作，空气压缩机组向储气腔4中通入压缩空气，压缩空气的压力推动重力组件向上移动，直到重力组件向上移动至最高限位处停止，此时储气腔4中存储有压缩空气，释能时，储气腔4中的压缩空气通入空气膨胀机组中，带动空气膨胀机组工作实现发电，当储气腔4中的压缩空气通入空气膨胀机组过程中，重力组件向下移动，直到重力组件与阻尼器6相接后，通过阻尼器6实现对重力组件有一定的缓冲作用，实现对重力组件的防护，在事故工况下，重力组件自由下落接触到阻尼器6顶部环形钢板时，将重力组件产生的冲击荷载均匀的分散传递至周侧的多个阻尼器6，最大限度的发挥阻尼器6的缓冲效果。
31.另外，还需要说明的是密封膜3为现有结构，并且密封膜3与竖井1内壁和重力组件外壁之间密封连接也为现有技术，此处不再详细赘述，并且多个阻尼器6等角度设置在环形锁定平台5周侧。
32.在一些实施例中，环形锁定平台5的内壁周侧固定有多个角钢2，角钢2的一边固定在环形锁定平台5的内壁上，阻尼器6设置在角钢2的另一边表面，环形锁定平台5的表面设置有弹性垫51，以使重力组件向下移动至与多个阻尼器6相接后对阻尼器6压缩直到重力组件支撑在弹性垫51上。
33.可以理解的是，在事故工况下，重力组件自由下落产生的冲击荷载均匀的分散传递至各阻尼器6，最大限度的发挥阻尼器6的缓冲效果，阻尼器6发挥至极限状态后，重力组件与弹性垫51相接，通过弹性垫51可再次起到一定的缓冲减振作用。
34.需要说明的是，弹性垫51可以为橡胶垫，具有一定的弹性，能够实现缓冲减震的效果。
35.在一些实施例中，重力组件包括地上重力块组7和承压筒8，地上重力块组7设置在承压筒8顶部，密封膜3与承压筒8外壁相连，承压筒8的顶端外壁设置有限位圈81，以使承压筒8的限位圈81与多个阻尼器6相接后对阻尼器6压缩直到重力组件支撑在弹性垫51上。
36.可以理解的是，可以将承压筒8设置成钢板围成的筒状结构，然后在筒状结构的内部填充沙子，使得安装时，由于承压筒8内部为空心结构，重量降低，便于吊装，吊装至竖井1中通过限位圈81进行阻挡后，然后向承压筒8中填充沙子，降低吊装难度，另外，由于储气腔4中储能压力较大约为10mpa，而重力组件一般都是用混凝土制备，在高压空气作用下会出现漏气的情况，通过设置钢板结构围成的承压筒8，能够提高气密性，防止漏气，进而保证储
气腔4的密封特性，可以承受较高的压力，提升系统储能的能量密度。
37.另外，竖井1的内壁固定有钢衬14，承压筒8为由钢板围成的圆筒状结构，密封膜3连接在钢衬14内壁和承压筒8外壁上，通过设置钢衬14能够保障竖井1内壁为光滑壁面，并且由于承压筒8也是由钢板围成的筒状结构，也是光滑的外壁面结构，进而实现密封膜3固定在钢衬14上和承压筒8上时，能够提高密封性能，且便于密封膜3的安装。
38.在一些实施例中，环形锁定平台5设置在竖井1顶部的地面上，进而使得环形锁定平台5和阻尼器6均位于地面上，安装方便，并且地上重力块组7位于地面上，在实现大能量存储时，无需将所有重力组件都集中在竖井1中，可以减少竖井1的高度，大大减少竖井1的开挖工程量和工程难度。
39.在一些实施例中，还包括导槽11和滚轮13，导槽11设置多个，竖井1顶端外部的地面设置有多个塔楼结构12，多个塔楼结构12分布在竖井1周侧，多个导槽11分别安装在多个塔楼结构上12，滚轮13设置多个，多个滚轮13分别通过转轴设置在地上重力块组7的周侧，滚轮13与导槽11的槽底相接，以使重力组件上下移动时滚轮13沿着导槽11的槽底上下移动。
40.可以理解的是，竖井1顶端外部的地面设置有多个塔楼结构12，多个塔楼结构12分布在竖井1周侧，多个导槽11分别安装在多个塔楼结构12上，即可以设置4个塔楼结构12，然后将4个导槽11设置在竖井1外部的4个塔楼结构12上，每个塔楼结构12上均设置导槽11，由于地上重力块组7上的滚轮13通过转轴安装在地上重力块组7周侧，因此滚轮13可以在地上重力块组7转动，当滚轮13与导槽11的槽底相接时，不仅能够通过导槽11进行限位，导槽11配合滚轮13约束地上重力块组7运动方向，同时地上重力块组7以一定的速率沿着导槽11方向竖直向上或向下运动，定期向导槽11与滚轮13接触的位置添加润滑剂，如黄油、石墨，从而减小摩擦，提高重力势能的转化率。
41.在一些实施例中，地上重力块组7包括多个在竖直方向上层层叠加设置的地上重力压块71，每个地上重力压块71的周侧均设置有多个滚轮13。
42.可以理解的是，通过将地上重力块组7设置成多个叠加的地上重力压块71，进而减少了每个地上重力压块71的重量，在满足大能量存储的同时减低吊装难度，使得吊装施工过程中，先将承压筒8吊装至竖井1中，承压筒8通过限位圈81支撑在地面上，然后在承压筒8的顶部层层吊装地上重力压块71，另外，通过多个阻尼器6的设置，能够降低事故工况下地上重力块组7之间、承压筒8与竖井1顶部地面之间的冲击力，削弱发生事故后的二次破坏，保障了竖井1结构的整体安全性。
43.在一些实施例中，每个地上重力压块71的周侧的周侧均开有安装槽，安装槽中安装有钢板槽72，滚轮13位于钢板槽72中，滚轮13上连接的转轴安装在钢板槽72相对两侧的侧壁之间。
44.可以理解的是，钢板槽72包括两个相对的侧壁，两个相对的侧壁之间连接有底板，底板固定在安装槽的槽底，两个侧壁固定在安装槽相对的两个侧壁上，然后将转轴安装在两个侧壁之间，并且滚轮13与钢板槽72的槽底即底板之间有间隙，使得滚轮13转动过程中不会碰到钢板槽72的槽底。钢板槽72相对的两侧的侧壁上均开有安装孔，安装孔中安装有轴承，转轴的两端分别安装在钢板槽72相对的两侧壁上的轴承上。
45.另外，还包括挡板9，挡板9设置多个，多个挡板9分别设置在多个塔楼结构12顶部，
多个挡板9距离竖井1顶部的地面距离相等，当地上重力压块71上升到极限高程，但仍然具有一定的惯性，挡板9可防止地上重力压块71上升到极限高程后继续向上运动，挡板9为混凝土挡板，混凝土挡板与塔楼结构12整体浇筑而成。
46.参见图4，在一些实施例中，阻尼器6包括相对设置的顶托61和底托62以及连接在顶托61和底托62之间的弹簧63，弹簧63的顶端和低端分别连接在顶托61和底托62上，底托62设置在角钢2的另一边表面，顶托61的底面中部设置有上中心连杆65，底托62的表面中部设置有下中心连杆66，上中心连杆65和下中心连杆66均位于弹簧63中部，下中心连杆66的顶端面中部开有沿竖直方向设置的滑孔，上中心连杆65的底端位于滑孔中能够沿着滑孔上下移动。
47.可以理解的是，通过上中心连杆65在下中心连杆66中的滑孔中上下移动，实现下中心连杆66对上中心连杆65的限位，由于弹簧63的顶端和低端分别连接在顶托61和底托62上，使得弹簧63在弹力作用下能够将顶托61向上顶起，在重力组件向下作用下，对顶托61施加一定的作用力，弹簧63压缩进行缓冲，通过上中心连杆65在下中心连杆66中的滑孔中向下滑动，直到重力组件与弹性垫51相接进行一步进行缓冲，通过多个阻尼器6实现对重力组件的缓冲作用。
48.在一些实施例中，顶托61的底面设置有上环形保护圈67，底托62的表面设置有下环形保护圈68，下环形保护圈68位于上环形保护圈67中，弹簧63位于下环形保护圈68中，下环形保护圈68的外径等于上环形保护圈67的内径。
49.可以理解的是，上环形保护圈67套设在下环形保护圈68外部，在弹簧63将顶托61顶至最高端时，此时下环形保护圈68顶端一部分位于上环形保护圈67内部，使得弹簧63向下压缩时，上环形保护圈67随着顶托61向下移动过程中保障上环形保护圈67套设在下环形保护圈68外部，并且下环形保护圈68的外径等于上环形保护圈67的内径，使得上环形保护圈67随着弹簧63压缩向下移动过程中能够与下环形保护圈68内壁相接移动，直到弹簧63压缩至限位圈81与弹性垫51相接，通过设置上环形保护圈67和下环形保护圈68，通过下环形保护圈68的限位作用能够约束弹簧63的压缩方向，并防止异物进入阻尼器6内部导致其不能正常工作。
50.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
51.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
52.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
53.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。