[发明专利]惯性力储能系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力储存方法，特别是一种依靠物质惯性力来储存电能的方法，属于物理储能法。

背景技术

中国即是能源的生产大国也是能源的消费大国，既有节能减排的需求，也有通过能源增长用以支持经济发展的需求，特别是高铁和将来超高速运载交通工具这种超大功率轨道交通工具的出现，都会影响电能质量，那就必须要大力发展储能产业，研究表明，若要使电力波动率控制在百分之10以内，至少配备百分之10的储能系统，如果缺少电力储能能力，过多的新能源和大功率用电设备的接入，将会对电网造成严重影响。由于缺少储能，中国每天弃水、弃风、弃光、弃核甚至弃煤，每天所弃电量加上维护费、损耗、折旧，每天损失近百亿人民币。储能技术主要分为物理储能（如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等）、化学储能（如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池）和电磁储能（如超导电磁储能、超级电容器储能等）三大类。

为应对城市尖峰负荷，电力系统每年都要新增大量投资用于电网和电源后备容量建设，但利用率却非常低。同样是为了应对尖峰负荷，转而采用大容量储能项目，不仅投资会成倍减少，而且由于储能设施占地少、无排放，其节地、节能、减排的效果是其他调峰措施无法相比的。

抽水储能，根据国际可再生能源署发布的电力储存与可再生能源的市场报告 ，到2017年全球储能装机容量为176吉瓦，其中抽水储能169吉瓦，占百分之96；热储能3.3吉瓦占百分之1.9；电池储能1.9吉瓦占百分之1.1；机械储能1.6吉瓦占百分之0.9；尽管我国抽水蓄能装机规模已位居世界首位，约占全球发电装机容量的百分之3，但是目前装机容量占我国发电总装机比例仅为百分之1.7，不是每座山都可以建抽水电站，选址苛刻，建设时间长，灵活性差,远离用电侧，投资成本高，抽水蓄能每千瓦投资为7000元左右。

压缩空气储能效率低、选址困难，需要消耗化石能源。

化学储能，化学电池成本每千瓦4000至28000元，单位容积造价2800至4000元，虽然未来成本将下降百分之50至60，但从上述数据来看，要想从百分之1.9上升至主导地位有很长的路要走，化学储能体量小，目前最大储能容量200mw,且寿命短、报废后污染环境。

飞轮储能，近年来，飞轮储能技术取得突破性进展是基于下述三项技术的飞速发展：一是高能永磁及高温超导技术的出现；二是高强纤维复合材料的问世；三是电力电子技术的飞速发展。

飞轮储能具有寿命长、对环境没有影响，几乎不需要维护，转换快，适用于电网调频和电能质量保障。飞轮蓄能的缺点是能量密度比较低,目前主要应用于为蓄电池系统作补充，飞轮储能研发的方向是细分市场，跟据不同的产品需求设计专业的靶向产品，研发的着力点主要集中在能提高飞轮储能密度的复合材料，和减小摩擦阻力的轴系支撑结构，大容量储能可提高能源利用效率，为国家节约巨额投资,但超大容量的飞轮，目前技术尚不成熟。飞轮储能中最有害的是离心力，但作为飞轮储能法离心力和惯性力又是并存的,采用同样的材料,增大飞轮直径可以提高储能容量，可以降低飞轮转速却不能降低离心力，也不能降低线速度，降低线速度后储能密度随之下降，增大飞轮直径后还会消耗大量优质钢材或昂贵的复合材料，成本过高，由于飞轮由一根轴支撑，承受力有限，又由于装载大型飞轮的大尺寸真空室的技术难度，所以不可能做的过大，所以无法研制大容量飞轮。

电磁储能技术现在仍很昂贵，还没有商业化。

目前还没有能满足易于选址、对环境友好、储能容量大这三点要求的储能方案。

发明内容

本发明依据多种储能方式的优缺点，提供了一种惯性力储能系统，解决了现有技术中储能方式难以同时满足选址、对环境友好、储能容量大的问题。

本发明的技术方案如下：

惯性力储能系统，包括管状钢筋混凝土隧道，隧道内安装有管状车厢式飞轮，管状车厢式飞轮的下方设有轨道，管状车厢式飞轮和轨道形成一体转动设置在托轮上，托轮由轴承及轴承套安装在液压缸上，液压缸固定在隧道底部；所述的车厢式飞轮的下方设有发电机构；车厢式飞轮的上部和下部分别设有若干进气口和排气口，每个进气口与相应的离心机连接，车厢式飞轮的侧面设有风道，风道上有止回阀，风道连通于进气口和排气口。

所述的发电机构为，永磁体设置在车厢式飞轮的底部，永磁体的下方设有定子，定子固定安装在定子安装板上，定子安装板通过立桩安装在隧道底部，线圈缠绕在定子的外表面；定子的上部设有限流板。