本发明属于重力储能发电，具体地涉及一种基于竖井的连续循环式重力储能发电系统及方法。
背景技术：
1、重力储能系统主要由储能及放电两部分组成。储能时将物料(重物块)从低海拔储料场(下仓)提升到高海拔储料场(上仓)，将电能最终转换为物料的重力势能暂存；放电时将物料从高海拔储料场运送至低海拔储料场，通过传送装置带动发电机发电，重力势能最终转换为电能。作为商业化、工程化的电力工程，重力储能项目能否成功，关键是否能提供持续、稳定的电流，取决于提升重物块的重量及速度的稳定性。重力储能作为新型储能方案，在国内尚无投产案例，国内首个重力储能项目正在建设中。基于竖井(立井)的重力储能是利用竖井上下高差作为储能重物块输送通道，现有专利例如申请公开号为cn109665430a的中国发明专利，但其中重物块为单独提升、下放，难以实现持续放电，系统效率低，不具备商业化应用条件。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于：提供一种基于竖井的连续循环式重力储能发电系统及方法，解决现有技术不能实现连续、高效、稳定的问题，通过连续输送散状物料的重力储能系统形成匀速、稳定、循环的重物流，从而避免对电网的冲击。
2、依据本发明的技术方案，本发明提供了一种基于竖井的连续循环式重力储能发电系统，包括有竖井，在竖井上部设有上仓，在竖井下部设有下仓；上仓内具有上仓输送及装卸系统，下仓内具有下仓输送及装卸系统；还包括有重力轮机系统，重力轮机系统包括有设置在上仓的电动发电一体机，电动发电一体机连接有摩擦驱动轮，在竖井的上方设置有井架，井架上设有两个井上改向轮，竖井在下仓的下方设有井下改向轮及拉紧装置；在摩擦驱动轮、两个井上改向轮以及井下改向轮上套装有环形钢丝绳形成传动连接；上仓输送及装卸系统和下仓输送及装卸系统均包括有双环形轨道，双环形轨道包括有与竖井的井筒相衔接的主轨道和由主轨道向两旁分支形成的两条分轨道，分轨道弯曲呈环形，两条分轨道在竖井的另一侧再次交汇为一条主轨道并与竖井的井筒相衔接；还包括有多个提升容器，提升容器的侧面设有用于与环形钢丝绳相配合的脱挂抱索器，提升容器的底部设有用于与双环形轨道相配合的轨道轮。
3、进一步地，在双环形轨道的分轨道的外侧设有若干条巷道，每一条巷道中均设有输送车和货架，在货架上放置有重物块。
4、进一步地，环形钢丝绳为并列设置的至少两根；脱挂抱索器为多个，至少为两横排、两纵列设置；环形钢丝绳与脱挂抱索器的纵列一一对应。
5、进一步地，脱挂抱索器设置在提升容器相对的两侧面的外侧，提升容器相对的另外两侧为重物块出入口。
6、进一步地，提升容器内侧的底部设有容器内输送装置，和/或，输送车的上方设置有车载输送装置。
7、进一步地，在靠近上仓的竖井口处设置有可伸缩自动升降台，可伸缩自动升降台包括有升降机构，升降机构连接有伸缩机构，伸缩机构末端具有用于与双环形轨道相衔接的一段伸缩轨道，从而伸缩轨道能够在竖井内升降、以及伸出和收回。
8、依据本发明的技术方案，本发明还提供一种基于竖井的连续循环式重力储能发电方法，其采用本发明的基于竖井的连续循环式重力储能发电系统，其包括有如下步骤：
9、储能时，电动发电一体机启动，带动摩擦驱动轮转动，在摩擦力作用下环形钢丝绳循环运动；环形钢丝绳上的空载的提升容器下运至下仓中位于环形钢丝绳下行侧的井下自动脱挂区，空载的提升容器侧面的脱挂抱索器自动与环形钢丝绳下行侧脱开，空载的提升容器进入到下仓的双环形轨道并运行至特定的巷道口处的井下装卸载区，同时下仓的重物块由输送车送至井下装卸载区，进而将重物块转载至在位等候的空载的提升容器，装载完成后重载的提升容器再沿双环形轨道运行至下仓中位于环形钢丝绳上行侧的井下自动抱索区，重载的提升容器侧面的脱挂抱索器自动与环形钢丝绳上行侧抱死，环形钢丝绳带动重载的提升容器沿竖井向上运行至上仓中位于环形钢丝绳上行侧的井上自动脱挂区，脱挂抱索器与环形钢丝绳自动脱开，重载的提升容器进入上仓的双环形轨道并运行至特定的巷道口处的井上装卸载区，重物块从提升容器转运至上仓的输送车，空载的提升容器沿双环形轨道运行至上仓中位于环形钢丝绳下行侧的井上自动抱索区，空载的提升容器侧面的脱挂抱索器自动与环形钢丝绳下行侧抱死，随环形钢丝绳沿竖井下运至井下自动脱挂区，如此完成一个提升容器的循环运动；整个系统有多个提升容器，能够同时进行重物块的装载、提升、下运和卸载；在环形钢丝绳上相邻的提升容器间隔一定距离抱死固定，以形成连续循环的重物流；重载的提升容器分布在环形钢丝绳的上行侧，空载的提升容器分布在环形钢丝绳的下行侧，直至下仓的所有重物块全部运至上仓，完成额定的储能容量；
10、释能时，环形钢丝绳上行侧的空载的提升容器上运至井上自动脱挂区，空载的提升容器与环形钢丝绳自动脱开，进入到上仓的双环形轨道并运行至特定位置，同时上仓的重物块由输送车送至井上装卸载区，输送车将重物块转载至在位等候的空载的提升容器，装载完成后重载的提升容器再沿双环形轨道运行至井上自动抱索区，重载的提升容器侧面的脱挂抱索器自动与环形钢丝绳的下行侧抱死，重载的提升容器在重力作用下沿竖井向下运行至井下自动脱挂区，重载的提升容器与环形钢丝绳自动脱开，重载的提升容器进入下仓的双环形轨道并运行至特定位置，重物块由提升容器转运至下仓的输送车，空载的提升容器沿双环形轨道运行至井下自动抱索区，空载的提升容器侧面的脱挂抱索器自动与环形钢丝绳上行侧抱死，随环形钢丝绳沿竖井向上运行至井上自动脱挂区，如此完成一个提升容器的循环运动；多个提升容器同时循环运行，直至上仓的所有重物块全部运至下仓，完成额定的发电容量。
11、优选地，提升容器在脱挂前随环形钢丝绳以第一速度运行，脱挂后提升容器以第二速度运行，第一速度大于第二速度。
12、优选地，脱挂后的提升容器依次交替地分别进入到双环形轨道的不同的分轨道，以增加相邻两个提升容器的运行间隔，降低提升容器在分轨道上的运行速度。
13、优选地，在系统停运时，所有的提升容器均为从环形钢丝绳上脱开的状态，停放在上仓和/或下仓的双环形轨道上，以减少停运过程中环形钢丝绳的承受荷载。
14、与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：
15、1、本发明的基于竖井的连续循环式重力储能发电系统及方法从电力工程应用角度考虑，所设计的重力储能系统由钢丝绳带动提升容器连续循环运动，运行过程中提升容器和重物块可实现自动脱挂卸载、自动抱索装载，形成匀速、稳定的重物流，储能和发电出力稳定，很大程度上降低对设备、电动机、发电机的冲击，有效抑制系统发电过程中电流、电压的输出波动。
16、2、本发明的基于竖井的连续循环式重力储能发电系统及方法中设置有脱挂抱索器的提升容器在脱挂前随环形钢丝绳高速运行，保证了储能和发电状态高效率运行；脱挂后提升容器可以慢速运行，充分满足重物块自动装卸必须的时间间隔，进而保证系统稳定和环保运行，有效克服了现行专利中不能同时保证运行效率和装卸效率的矛盾。
17、3、本发明的基于竖井的连续循环式重力储能发电系统及方法中在井上装卸区和井下装卸区均设置双环形轨道，通过控制系统的合理控制使得脱挂后的提升容器依次分别进入到双环形轨道的不同轨道，增加相邻两个提升容器的运行间隔，进一步降低提升容器在轨道上的运行速度，为实现重物块的平稳装卸创造条件。
18、4、本发明的基于竖井的连续循环式重力储能发电系统及方法中在系统停运的时候，所有的提升容器都可以从环形钢丝绳上脱开，分别停放在井上或井下双环形轨道上，减少停运过程中钢丝绳的承受荷载，提升钢丝绳的使用性能和使用寿命。
19、5、本发明的基于竖井的连续循环式重力储能发电系统及方法中环形钢丝绳至少是2根，形成多绳摩擦式环形提升系统，这可以有效提升系统的承载能力，实现大装机容量，同时提升容器与多根钢丝绳抱死固定可以保证提升容器在运行过程中的平稳性，有效避免扭转、偏载和抖动。
20、6、本发明的基于竖井的连续循环式重力储能发电系统及方法可根据工程和实际环境条件的需要调整设计，例如调整竖井的有效高度，同时可调整提升容器和重物块的数量和大小，从而配置出工程需要的装机容量；此外，本发明重力储能系统可以根据实际工程需要实现模块化，形成多套重力储能发电系统的并联运行，实现更大的装机容量。
1.一种基于竖井的连续循环式重力储能发电系统，其特征在于，包括有竖井(1)，在竖井(1)上部设有上仓(2)，在竖井(1)下部设有下仓(3)；上仓(2)内具有上仓输送及装卸系统，下仓(3)内具有下仓输送及装卸系统；
2.根据权利要求1所述的基于竖井的连续循环式重力储能发电系统，其特征在于，在双环形轨道(5)的分轨道(52)的外侧设有若干条巷道(53)，每一条巷道(53)中均设有输送车(54)和货架，在货架上放置有重物块(7)。
3.根据权利要求2所述的基于竖井的连续循环式重力储能发电系统，其特征在于，环形钢丝绳(45)为并列设置的至少两根；脱挂抱索器(61)为多个，至少为两横排、两纵列设置；环形钢丝绳(45)与脱挂抱索器(61)的纵列一一对应。
4.根据权利要求2所述的基于竖井的连续循环式重力储能发电系统，其特征在于，脱挂抱索器(61)设置在提升容器(6)相对的两侧面的外侧，提升容器(6)相对的另外两侧为重物块出入口。
5.根据权利要求2所述的基于竖井的连续循环式重力储能发电系统，其特征在于，提升容器(6)内侧的底部设有容器内输送装置(63)，和/或，输送车(54)的上方设置有车载输送装置。
6.根据权利要求2所述的基于竖井的连续循环式重力储能发电系统，其特征在于，在靠近上仓(2)的竖井口处设置有可伸缩自动升降台，可伸缩自动升降台包括有升降机构，升降机构连接有伸缩机构，伸缩机构末端具有用于与双环形轨道(5)相衔接的一段伸缩轨道，从而伸缩轨道能够在竖井(1)内升降、以及伸出和收回。
7.一种基于竖井的连续循环式重力储能发电方法，其特征在于，其采用根据权利要求2-6中任一权利要求所述的基于竖井的连续循环式重力储能发电系统，其包括有如下步骤：
8.根据权利要求7所述的基于竖井的连续循环式重力储能发电方法，其特征在于，提升容器(6)在脱挂前随环形钢丝绳(45)以第一速度运行，脱挂后提升容器(6)以第二速度运行，第一速度大于第二速度。
9.根据权利要求7所述的基于竖井的连续循环式重力储能发电方法，其特征在于，脱挂后的提升容器(6)依次交替地分别进入到双环形轨道(5)的不同的分轨道(52)，以增加相邻两个提升容器(6)的运行间隔，降低提升容器(6)在分轨道(52)上的运行速度。
10.根据权利要求7所述的基于竖井的连续循环式重力储能发电方法，其特征在于，在系统停运时，所有的提升容器(6)均为从环形钢丝绳(45)上脱开的状态，停放在上仓(2)和/或下仓(3)的双环形轨道(5)上，以减少停运过程中环形钢丝绳(45)的承受荷载。
