1.本公开属于重力
储能技术领域，尤其涉及太阳能重力储能装置及方法。
背景技术：
2.太阳能光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式；太阳能光发电包括
光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。
光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。
3.本公开发明人发现，太阳能发电受天气影响发电的功率不能稳定的输出，这种情况造成了对电网的冲击严重，对于自发自用的企业也是不能有效的利太阳能发出的电力；使用电池的方式进行储能成本高，且电池有一定使用年限，不利于大面积推广。
技术实现要素：
4.本公开为了解决上述问题，提出了一种太阳能重力储能装置及方法；本公开使用重力储能方式，能够方便有效的调节输出功率，并且可以多组配合使用，在发电的高峰期进行储能，在发电量变小通过重力释放带动发电机发电，在一定的范围内调节太阳能输出功率。
5.为了实现上述目的，第一方面，本公开提供了一种太阳能重力储能装置，采用如下技术方案：
6.一种太阳能重力储能装置，包括太阳能发电设备、储能装置、直流电机和重力储能装置；
7.所述太阳能发电设备与所述储能装置连接，所述储能装置与所述直流电机连接；
8.所述直流电机的转轴与所述重力储能装置连接，所述直流电机具有动力输出和发电两种功能。
9.进一步的，所述太阳能发电设备至少包括支架和设置在所述支架上的太阳能板。
10.进一步的，所述重力储能装置包括设置在地表下方的重力井以及设置在所述重力井内的配重块；所述直流电机的转轴与所述配重块连接。
11.进一步的，所述直流电机和所述转轴之间设置有转速匹配装置。
12.为了实现上述目的，第二方面，本公开还提供了一种太阳能重力储能方法，采用如下技术方案：
13.一种太阳能重力储能方法，采用了如第一方面中所述的太阳能重力储能装置，包括：
14.太阳能发电设备的发电量大于用电量时，多余电量存储在储能装置中，当储能装置达到一定的功率后，启动直流电机，把配重块提升一定距离；
15.太阳能发电设备的发电量小于用电量时，配重块在重力的作用下，带动直流电机转动，此时，直流电机为直流发电机，把动能转化为电能返送到电网。
16.进一步的，利用转速匹配装置进行转速匹配，调节转轴的转速，使得配重块下落时，提高转轴的转速。
17.进一步的，所述配重块的下落距离由太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量确定。
18.进一步的，所述配重块的下落距离确定过程包括：
19.实时获取太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量；
20.依据获取的太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量数据，以及预设的配重块升降控制模型，获得配重块的升降控制；
21.其中，配重块升降控制模型由神经网络训练得到，具体的，配重块升降控制模型获取初始太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量时，得到一个配重块的下落距离；在配重块升降控制模型实时获取太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量过程中，根据要求实时控制配重块下落的停止。
22.进一步的，所述配重块升降控制模型训练时，输入参数为太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量数据；输出参数为配重块需要下落的距离以及配重块停止下落的条件。
23.进一步的，对配重块的控制过程为，在整个下落过程中，没有获得停止下落的指令时，按照配重块需要下落的距离执行；
24.在配重块下落过程中，配重块升降控制模型输出配重块停止下落指令是，配置快停止下落。
25.与现有技术相比，本公开的有益效果为：
26.1.本公开使用重力储能方式，能够方便有效的调节输出功率，并且可以多组配合使用，在发电的高峰期进行储能，在发电量变小通过重力释放带动发电机发电，在一定的范围内调节太阳能输出功率；
27.2.本公开中，配重块的下落距离由太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量确定，在满足整体用电情况的基础上，使得配重块下降距离不至于过大，避免了重力储能装置过度做功降低其寿命的问题。
附图说明
28.构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
29.图1为本公开实施例1的结构示意图；
30.图2为本公开实施例2的神经网络结构示意图；
31.其中，1、地表，2、太阳能板，3、转速匹配装置，4、电缆，5、直流电机，6、储能装置，7、锁紧装置，8、配重块，9、重力井。
具体实施方式：
32.下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
33.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常
理解的相同含义。
34.实施例1：
35.如图1所示，本公开提供了一种太阳能重力储能装置，包括太阳能发电设备、储能装置、直流电机5和重力储能装置；
36.所述太阳能发电设备与所述储能装置连接，所述储能装置与所述直流电机5连接；
37.所述直流电机5的转轴与所述重力储能装置连接，所述直流电机具有动力输出和发电两种功能。
38.在本实施例中，太阳能发电设备上设置有太阳光检测设备，所述储能装置上设置有温度检测装置，所述太阳光检测设备和所述储能装置采用现有技术。
39.在本实施例中，所述太阳能发电设备至少包括支架和设置在所述支架上的太阳能板2。
40.在本实施例中，所述重力储能装置包括设置在地表下方的重力井9以及设置在所述重力井内的配重块8；所述直流电机5的转轴与所述配重块8连接。
41.在本实施例中，所述直流电机5和所述转轴之间设置有转速匹配装置3
42.具体的，所述转速匹配装置3可以通过直径不同的齿轮实现，比如所述转轴上固定有第一齿轮，所述直流电机的输出轴上设置有第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合，所述第一齿轮的直径大于所述第二齿轮的直径。
43.实施例2：
44.本实施例提供了一种太阳能重力储能方法，采用了如第一方面中所述的太阳能重力储能装置，包括：
45.太阳能发电设备的发电量大于用电量时，多余电量存储在储能装置中，当储能装置达到一定的功率后，启动直流电机，把配重块提升一定距离；
46.太阳能发电设备的发电量小于用电量时，配重块在重力的作用下，带动直流电机转动，此时，直流电机为直流发电机，把动能转化为电能返送到电网。
47.在本实施例中，利用转速匹配装置进行转速匹配，调节转轴的转速，使得配重块下落时，提高转轴的转速。
48.在本实施例中，所述配重块的下落距离由太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量确定。
49.在本实施例中，所述配重块的下落距离确定过程包括：
50.实时获取太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量；
51.依据获取的太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量数据，以及预设的配重块升降控制模型，获得配重块的升降控制；
52.其中，配重块升降控制模型由神经网络训练得到，具体的，配重块升降控制模型获取初始太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量时，得到一个配重块的下落距离；在配重块升降控制模型实时获取太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量过程中，根据要求实时控制配重块下落的停止。
53.具体的，如图2所示，所述神经网络可以采用现有技术，保护输入层、隐藏层和输出层。
54.在本实施例中，所述配重块升降控制模型训练时，输入参数为太阳能光照强度、环
境温度、储能装置中的储能量数据以及用电情况；输出参数为配重块需要下落的距离以及配重块停止下落的条件。
55.具体的，所述用电情况是指太阳能发电装置的发电量是否满足用户的用电量。
56.在本实施例中，对配重块的控制过程为，在整个下落过程中，没有获得停止下落的指令时，按照配重块需要下落的距离执行；
57.在配重块下落过程中，配重块升降控制模型输出配重块停止下落指令是，配置快停止下落。
58.具体的，所述配重块下落的停止是通过锁紧装置7实现的，所述配重块上设置有绳索，所述绳索的一端缠绕在所述转轴上；锁紧装置7固定在所述配重井9的井口，所述锁紧装置7上设置有电能推动或机械能推动的抓手，所述抓手可以夹持处所述绳索；当所述锁紧装置7接收到停止下落的指令后，抓手执行抓取绳索动作，将绳索抓住，绳索停止下降；需要说明的是，所述锁紧装置7通过控制器控制，所述控制器与所述温度检测装置、所述太阳能光照强度检测装置连接等，按照常规设置实现；所述控制内设置有处理器，所述处理器设置有所述配重块升降控制模型，以及所述处理器接收温度、光照强度等数据和传输指令等均采用现有技术和常规设置实现。
59.以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。技术特征：
1.一种太阳能重力储能装置，其特征在于，包括太阳能发电设备、储能装置、直流电机和重力储能装置；所述太阳能发电设备与所述储能装置连接，所述储能装置与所述直流电机连接；所述直流电机的转轴与所述重力储能装置连接，所述直流电机具有动力输出和发电两种功能。2.如权利要求1所述的一种太阳能重力储能装置，其特征在于，所述太阳能发电设备至少包括支架和设置在所述支架上的太阳能板。3.如权利要求1所述的一种太阳能重力储能装置，其特征在于，所述重力储能装置包括设置在地表下方的重力井以及设置在所述重力井内的配重块；所述直流电机的转轴与所述配重块连接。4.如权利要求1所述的一种太阳能重力储能装置，其特征在于，所述直流电机和所述转轴之间设置有转速匹配装置。5.一种太阳能重力储能方法，其特征在于，采用了如权利要求1-4任一项所述的太阳能重力储能装置，包括：太阳能发电设备的发电量大于用电量时，多余电量存储在储能装置中，当储能装置达到一定的功率后，启动直流电机，把配重块提升一定距离；太阳能发电设备的发电量小于用电量时，配重块在重力的作用下，带动直流电机转动，此时，直流电机为直流发电机，把动能转化为电能返送到电网。6.如权利要求5所述的一种太阳能重力储能方法，其特征在于，利用转速匹配装置进行转速匹配，调节转轴的转速，使得配重块下落时，提高转轴的转速。7.如权利要求5所述的一种太阳能重力储能方法，其特征在于，所述配重块的下落距离由太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量确定。8.如权利要求7所述的一种太阳能重力储能方法，其特征在于，所述配重块的下落距离确定过程包括：实时获取太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量；依据获取的太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量数据，以及预设的配重块升降控制模型，获得配重块的升降控制；其中，配重块升降控制模型由神经网络训练得到，具体的，配重块升降控制模型获取初始太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量时，得到一个配重块的下落距离；在配重块升降控制模型实时获取太阳能光照强度、环境温度以及储能装置中的储能量过程中，根据要求实时控制配重块下落的停止。9.如权利要求8所述的一种太阳能重力储能方法，其特征在于，所述配重块升降控制模型训练时，输入参数为太阳能光照强度、环境温度、储能装置中的储能量数据以及用电情况；输出参数为配重块需要下落的距离以及配重块停止下落的条件。10.如权利要求9所述的一种太阳能重力储能方法，其特征在于，对配重块的控制过程为，在整个下落过程中，没有获得停止下落的指令时，按照配重块需要下落的距离执行；在配重块下落过程中，配重块升降控制模型输出配重块停止下落指令是，配置快停止下落。
技术总结
本公开提出了一种太阳能重力储能装置及方法，包括太阳能发电设备、储能装置、直流电机和重力储能装置；所述太阳能发电设备与所述储能装置连接，所述储能装置与所述直流电机连接；所述直流电机的转轴与所述重力储能装置连接，所述直流电机具有动力输出和发电两种功能；本公开使用重力储能方式，能够方便有效的调节输出功率，并且可以多组配合使用，在发电的高峰期进行储能，在发电量变小通过重力释放带动发电机发电，在一定的范围内调节太阳能输出功率。出功率。出功率。
技术研发人员：王振海 冯子刚 王青 宿永伟 朱柏寒 王子豪 王涛 刘珂 林柯宇 刘琪琪 臧丽娜 王烃伟 张文超
受保护的技术使用者：国家电网有限公司
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/3/1
声明：
“太阳能重力储能装置及方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
376
编辑：中冶有色技术网
来源：国家电网有限公司
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
中冶有色技术平台
2024年11月27日 ~ 29日 
