港口分散式高效能量回收系统的制作方法

本发明涉及储能系统，具体涉及港口分散式高效能量回收系统。

背景技术：

1、港口是位于海、江、河、湖、水库沿岸，具有水陆联运设备以及条件以供船舶安全进出和停泊的运输枢纽。

2、低碳零碳港口的建设需要利用风电、光伏等清洁能源替代传统的化石燃料、火力发电站，以实现港口用能的零碳排放。但清洁能源的大量接入对于港口用能的稳定供应提出了更高的挑战，因此，通过建立储能装置对清洁能源发电进行削峰填谷，以提高港口的用能稳定，保证港口正常作业的能耗需求。

3、然而港口起升设备在装卸物料的过程中，对电能的消耗巨大。并且港口起升设备需要频繁的开关和正反转，港口起升设备的开启需要较高的瞬时电压，进一步加大了港口的能耗，导致港口的使用成本较高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种港口分散式高效能量回收系统，以解决港口耗能大、使用成本较高的问题。

2、本发明提供了一种港口分散式高效能量回收系统，包括：

3、装卸起重机，设有第一发电电动机，用于装卸物料；

4、锂离子电容器和化学电池组，分别与第一发电电动机电连接，锂离子电容器用于第一发电电动机的启动阶段供电，并回收第一发电电动机产生的部分电量，化学电池组用于第一发电电动机的作业阶段供电，并回收第一发电电动机产生的部分电量以及存储新能源发电站的盈余电量；

5、装卸起重机具有抬升状态和下降状态，在抬升状态，锂离子电容器、化学电池组以及新能源发电站中的至少一个为第一发电电动机供电，并驱动装卸起重机带动物料上升，在下降状态，物料依靠自重下落，驱动第一发电电动机发电并传输至锂离子电容器和化学电池组；

6、电网系统，分别与锂离子电容器、化学电池组以及新能源发电站电连接，以将电量传输至用电设备或储能设备。

7、有益效果：本发明通过装卸起重机实现物料的装卸，在下降状态，利用第一发电电动机，将物料的势能转化为电能存储在锂离子电容器和化学电池组内。在抬升状态，先利用功率密度较高的锂离子电容器提供第一发电电动机的启动功率。在第一发电电动机启动至额定转速后，由成本较低的化学电池组或新能源发电站为第一发电电动机供电，从而减少港口的能耗，降低港口的使用成本。

8、在一种可选的实施方式中，化学电池组包括多个化学电池，多个化学电池依次轮流进入充电状态或放电状态，每个化学电池设有充电阈值和放电阈值，并在电量达到充电阈值时进入充电状态，在电量达到放电阈值时进入放电状态。

9、有益效果：由于化学电池的使用次数相对较少，因此本发明的化学电池采用满充满放的形式，且多个化学电池依次轮流进入充电状态或放电状态。化学电池的电量达到充电阈值时进入充电状态，电量达到放电阈值时进入放电状态，以最大限度利用化学电池，延长化学电池的使用寿命。

10、在一种可选的实施方式中，装卸起重机包括：

11、第一吊具，用于连接物料；

12、第一卷筒，通过第一传动机构与第一发电电动机电连接；

13、第一柔索，分别连接第一吊具和第一卷筒。

14、有益效果：在抬升状态，第一发电电动机驱动第一卷筒正转，第一卷筒通过第一柔索带动第一吊具，以使物料上升。在下降状态，物料依靠自重下落并通过第一柔索带动第一卷筒反向转动，以驱动第一发电电动机发电，将物料的势能转化为电能储存在锂离子电容器和化学电池组，从而降低使用能耗。

15、在一种可选的实施方式中，储能设备包括势能储能电站，势能储能电站与第一发电电动机电连接，在抬升状态，势能储能电站能够为第一发电电动机供电；

16、势能储能电站包括：

17、电站本体，内设多个存储框架，存储框架用于存放物料；

18、多个势能起重机，活动间隔设于电站本体的顶部，每个势能起重机设有第二发电电动机，第二发电电动机还分别与锂离子电容器、电网系统电连接；

19、势能储能电站具有储能状态和发电状态，在储能状态，第二发电电动机驱动势能起重机带动物料上升并存储在存储框架上，在发电状态，物料依靠自重下落且驱动第二发电电动机发电并传输至锂离子电容器和电网系统；

20、势能储能电站响应于新能源发电站的电量盈余时，进入储能状态；

21、势能储能电站响应于新能源发电站的电量亏欠时，进入发电状态。

22、有益效果：本发明利用锂离子电容器、化学电池组和势能储能电站形成港口的三级储能结构，能够将港口消耗的部分电能回收利用，进一步降低港口的能耗和使用成本。势能储能电站能够在新能源发电站的电量盈余时，利用第二发电电动机驱动势能起重机带动物料上升并存储在存储框架上，将电能转化为物料的势能。在新能源发电站的电量亏欠时，物料下落驱动第二发电电动机发电，再将物料的势能转化为电能，通过电网系统为装卸起重机供电，从而实现新能源发电站的削峰填谷，提高港口用电的稳定性。另外，将物料的储能与物料的存储一体化设置，还能够降低占用空间，提高物料的转场效率。

23、在一种可选的实施方式中，锂离子电容器至少设置两组，其中一组锂离子电容器设于装卸起重机上，用于回收下降状态，第一发电电动机产生的部分电量，另一组锂离子电容器设于电站本体内，用于回收发电状态，第二发电电动机变速阶段产生的电量，第二发电电动机匀速阶段产生的电量通过电网系统传输至用电设备。

24、有益效果：一组锂离子电容器回收装卸起重机下降状态产生的电量，并为第一发电电动机的启动提供瞬时功率。另一组锂离子电容器回收势能起重机发电状态产生的电量，并为第二发电电动机的启动提供瞬时功率。

25、在一种可选的实施方式中，每个势能起重机包括：

26、第二吊具，用于连接物料；

27、第二卷筒，通过第二传动机构与第二发电电动机电连接；

28、第二柔索，分别连接第二吊具和第二卷筒。

29、有益效果：在储能状态，第二发电电动机驱动第二卷筒正转，第二卷筒通过第二柔索带动第二吊具，以使物料上升。在发电状态，物料依靠自重下落并通过第二柔索带动第二卷筒反向转动，以驱动第二发电电动机发电，将物料的势能转化为电能储存在锂离子电容器，以及输入电网系统，从而进一步降低港口的使用能耗。

30、在一种可选的实施方式中，每个势能起重机还包括：

31、横梁，设于电站本体的顶部；

32、第一行走机构，设于横梁的两端，用于带动横梁沿垂直于横梁的长度方向移动；

33、第二行走机构，设于横梁上，第二吊具设于第二行走机构上，第二行走机构能够带动第二吊具沿横梁的长度方向移动。

34、有益效果：通过第一行走机构能够带动横梁、第二行走机构沿垂直于横梁的长度方向移动以便调整势能起重机相对物料整体的位置，通过第二行走机构能够带动第二吊具沿横梁的长度方向移动，以便调整第二吊具与物料的相对位置。另外，第一行走机构和第二行走机构相互配合还能够实现在任意位置提取物料，以及在任意位置拆卸物料，方便使用。

35、在一种可选的实施方式中，势能储能电站还包括：

36、多个运载平台，活动间隔设于电站本体内，并与存储框架对应设置；

37、每个运载平台包括：

38、第一平台，设于电站本体内，并能够沿第一方向移动；

39、第二平台，设于第一平台上，并能够沿第二方向移动，用于承载物料，第一方向与第二方向垂直；

40、第二平台上端还设有顶升机构，顶升机构用于抬起或下落物料。

41、有益效果：通过第二平台可以承载势能起重机提取的物料，并将物料放置在存储框架上，或从存储框架上取出。通过第一平台可以移动第二平台以及物料，以便将物料运输至空闲的存储框架上，或从存储框架上取出搬运。顶升机构抬起可将物料从存储框架上取出，或将物料抬起后再下落至存储框架上，方便使用。

42、在一种可选的实施方式中，电站本体从高至低依次设有储能区、中间区和存放区；

43、在储能状态，势能起重机适于带动物料从存放区进入储能区；

44、在发电状态，势能起重机适于带动物料从储能区进入存放区。

45、有益效果：储能区位于最高处，可存储一定势能的物料。存放区位于最低处，用于放置释放势能后的物料，便于将物料随时取出，还可以起到及时流转物料的作用。中间区用于将储能区和存放区相隔离并抬升储能区的高度。

46、在一种可选的实施方式中，还包括检测模块和控制模块，检测模块用于检测第一发电电动机的工作参数，工作参数至少包括第一发电电动机的电压参数，控制模块分别与检测模块、锂离子电容器以及化学电池组电连接，用于接收检测模块的检测的第一发电电动机的工作参数信号；

47、控制模块基于工作参数信号，控制锂离子电容器和化学电池组进入充电状态，以回收第一发电电动机产生的电量，或控制锂离子电容器和化学电池组进入放电状态，以为第一发电电动机供电。

48、有益效果：控制模块能够根据检测模块检测第一发电电动机的工作参数，判断锂离子电容器和化学电池组进入充电状态或放电状态，实现电量的快速自动调度。