飞轮储能

摘要： 为充分利用飞轮储能辅助电网调频的优势并考虑运行经济性因素,对飞轮储能辅助火电机组参与电网一次调频协调控制策略和容量优化配置进行研究。首先,针对电网频率特性及机组调频特点,提出一种减少机组磨损、抑制反向调频、储能电量持续性管理的火电机组-飞轮储能协调控制策略。然后,基于一次调频积分电量考核贡献指数进行调频收益计算,并据此进行飞轮储能容量优化配置。最后,根据某发电厂实际运行数据,对协调控制策略下调频效果和容量优化配置下积分电量考核贡献指数合格率、全寿命周期收益进行仿真分析,结果证明了所提方法能够有效改善机组调频性能并且运行经济性良好。

摘要： 飞轮储能以其突出优势广泛应用于电网调频领域,为进一步提升飞轮储能技术的能量密度和功率密度,飞轮储能转子趋向于重型化、高速化,其通常采用磁悬浮轴承进行轴向卸载,而大承载力、高安全性、低损耗能的永磁轴承设计是关键技术。目前研究的双环、多环和Halbach阵列的永磁轴承卸载结构,在长期高速旋转下存在着与转子固联的动磁环材料会出现强度不够的突出问题,因此本文提出一种单环吸力型轴向永磁轴承拓扑结构。以3种拓扑结构中的1种为设计示例,充分利用磁能、节省用材为设计要求,基于基尔霍夫两大定律确定了单环吸力型轴向永磁轴承的结构参数,在考虑边缘磁通效应的影响下,利用磁场分割法对各部分磁通进行了精确划分,建立了等效磁路模型,依据虚位移法推导出了轴向承载力和轴向静刚度的解析计算模型,并采用有限元方法对所建立的解析模型进行了验证,结果吻合良好,为永磁轴承的设计与后续飞轮动力学分析提供了理论依据。

摘要： 为改善磁悬浮飞轮电机的悬浮和转矩性能,提出了一种单绕组磁悬浮开关磁阻电机(single winding bearingless switched reluctance machine,SWBSRM)结构优化设计方法。通过有限元分析,结合响应面法与遗传粒子群算法对电机结构参数作进一步优化。首先通过中心复合试验设计建立样本数据空间,建立电机平均悬浮力和转矩的响应面模型。并以提高转矩和悬浮输出为优化目标,采用遗传粒子群算法获取最优参数组合。有限元仿真结果表明,优化后的电机平均转矩和平均悬浮力分别提高了22.81%和141.04%,验证了基于响应面法和遗传粒子群算法的SWBSRM结构多目标优化设计的有效性。

摘要： 飞轮储能系统作为当前最受关注的储能系统之一,在轨道交通领域的优势较为显著。基于轨道交通领域中最为典型的城市轨道(地铁)及高铁系统,分析了飞轮储能技术的研究应用现状及发展趋势。介绍了飞轮储能的技术原理及其特点,基于两种典型轨道交通系统,梳理了飞轮储能技术的应用现状;分析并展望了飞轮储能技术在轨道交通领域的发展趋势,为行业研究或工程应用提供借鉴。

摘要： 随着电力供需矛盾加剧,通过需求侧负荷参与电力系统调控提高电力系统稳定性成为热门课题。在负荷侧资源中选取具有储能作用的蓄电池、飞轮储能和电动汽车作为研究对象,分别建立三者的充放电模型和储能损耗模型。通过物理试验和软件仿真得到数据,并根据试验结果分别分析蓄电池、飞轮储能和电动汽车的运行特性,针对不同负荷运行特性总结其适用的典型场景,为具有储能作用的用户资源参与需求响应的后续研究提供参考。

摘要： 现役的游梁式抽油机耗电量超过油田生产总用电量的50%,其总效率往往低于30%,抽油机系统的效率低下造成了电能的较大浪费,而游梁式抽油机的工作原理及结构特点有利于采用飞轮储能装置提高其效率。本工作设计了适用于游梁式抽油机的飞轮储能系统,建立了抽油机动力学仿真模型,搭建了相应的实验测试平台,采用仿真分析和实验研究相结合的方法验证了储能系统的可行性,并探讨了加入储能飞轮后对抽油机能耗的影响。实验结果表明:储能飞轮在上冲程释放能量,在下冲程吸收能量;加入飞轮后电机功率曲线峰值由782 W减小为620 W,电机的谷值功率由-448 W变为-359 W,即降低峰值和增加谷值,使电机运行更加平稳。最后通过实验对比了仿真和测试数据,验证抽油机飞轮储能系统的节能效果:在冲程冲次不变,负载相近的情况下,实验所得结果与仿真分析的数据结果趋近,游梁式抽油机飞轮储能装置能节约15.7%的能量,具有明显节能效果,为游梁式抽油机应用飞轮储能系统实现节能降耗提供了参考。

摘要： 飞轮储能具有功率密度高、转换效率高和低污染等优点而逐渐受到国内外学者的重视,但是由于飞轮储能单位投资容量小,不适宜应对长时间变化负荷而未被大范围推广。蓄电池储能虽然能量密度大,但是频繁地充放电会缩短其使用寿命。飞轮储能和蓄电池储能结合的混合储能系统能够优势互补。以补偿风电场功率为目标,建立飞轮储能和蓄电池储能混合的储能系统模型,制定以飞轮储能优先充放电的控制策略,并对风电补偿功率进行滤波。飞轮和蓄电池分别响应高频和低频功率,以减少蓄电池储能的充放电次数,延长其使用寿命。通过仿真,证明了系统模型的正确性和控制策略的有效性。

摘要： 电机是飞轮系统实现电能与机械能相互转换的核心。BLDC(brushless direct current)电机具有体积小、噪声低、经济效益高等优点,在储能中得到了应用。为避免电机在充放电过程中产生较大绕组损耗或引入辅助电路稳定输出电压,在搭建应用于飞轮储能的BLDC电机模型基础上,提出改变晶闸管导通与关断顺序的电机充放电控制策略,改变绕组反电势与流经电流方向,实现电机充放电功能。仿真结果表明搭建的BLDC电机模型能够正确表示飞轮运行特性,也表明提出的电机充放电控制策略在不引入额外的电路拓扑结构情况下,能够使电机在充电状态吸收功率,将电能转换为飞轮动能,电机在放电状态释放功率,将飞轮动能转换为电能,并且充放电过程中相关电气量可控,从而实现功率双向流动过程,此控制策略的设计为飞轮储能的机电一体化产品实现提供一定的理论基础。

摘要： 在新形势下,我国社会群众对新能源的需求量不断增高。但新能源的产生和发展,对电网系统的稳定运行,带来了沉重的挑战。而电化学储能和飞轮储能,能够有效应用在新型的电力系统中,具有较大的工程价值。文中主要对飞轮储能项目以及电化学储能项目进行分析,分析飞轮储能以及电化学储能的优势,弥补新能源发电的不确定性和不稳定性,更好地满足社会群众的实际需求,提高电力系统运行的性价比,让电力系统能够具有更高的竞争力,逐渐扩大电力企业的市场份额。

摘要： 《储能科学与技术》2021年第10卷第5期1679~1686页刊登的《飞轮储能辅助火电机组一次调频过程仿真分析》一文中,由于作者疏忽,表1中的两个数据需要做如下更正:表1中参数H对应数值由2更正为6,参数D对应数值由12更正为2。特此更正!由此给您带来的不便深表歉意!

摘要： 本文对飞轮储能系统中轴承支撑系统加以研究，结合目前广泛运用的多相电机，提出了一种新型的飞轮转子悬浮及驱动形式，并可借用飞轮储能所必需的整流逆变系统来加以实现，有效节省了飞轮储能设备的轴向长度，增加转轴寿命。文中对轴承支撑系统的原理、数学模型加以分析，建立了用以验证的仿真模型，并提出了一种切实有效的控制策略。全文对于今后飞轮储能技术的开发与应用据有参考价值。

摘要： 飞轮储能是一种新型机械储能技术,本文介绍了飞轮储能系统的原理、基本结构以及工作方式,由于飞轮储能系统的充放电均是通过飞轮电机来实现的,因此整个系统的核心是飞轮电机控制.飞轮储能系统采用永磁同步电机作为驱动电机,本文根据永磁同步电机的控制原理,提出了飞轮充放电的控制策略,通过矢量控制方式对永磁同步电机的充电和放电工况进行控制,配合电力电子转换器实现能量在直流侧与电机侧之间不断流动.充电和待机时,直流母线供电,电力电子转换器工作在逆变状态,系统采用速度外环、电流内环的双闭环控制策略,驱动飞轮至额定转速进行储能.放电时,飞轮在惯性下缓慢降速,电力电子转换器工作在整流状态,系统采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略,控制飞轮放电对直流侧电压进行调节,实现能量向直流侧回馈,保证直流侧电压稳定.为验证飞轮充放电控制策略的可行性和有效性,本文完成了以TMS320F28335为核心的飞轮储能系统的硬件电路设计,并完成了控制策略的软件设计,同时搭建了飞轮储能系统试验平台,利用永磁同步电机对拖平台模拟飞轮进行充放电试验,试验结果表明,飞轮充放电控制策略在实际应用中具有较好的控制效果.

摘要： 针对分布式光伏系统存在的稳定供能以及电网注入最大功率和引起终端电压上升之间的矛盾的问题,本文采用一种结合光伏基于逆变器的分布式发电与飞轮储能系统来确保提高电压的调节同时在任何时刻充分利用来自光伏阵列的可获取的最大功率,达到解耦功率与终端电压的关系和实现不间断并网功能.提出的方法在MTALAB/SIMULINK和实验中得到验证.

摘要： 采用SB-7700型动平衡仪对400kW/10MJ飞轮储能系统轴系进行了本机动平衡,依据动平衡结果,提出了增加平衡工艺飞轮的修改设计.采用两平面方法进行本机动平衡后,飞轮储能机组达到额定3600r/min的高速稳定运行.振动测试表明,充电、放电状态振动特性有所差别,放电功率对共振区振动幅频特性有显著影响,这反映了永磁电机电磁力对同步振动的作用.

摘要： 新能源包括核能、太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等.储能是风能、太阳能光伏发电系统的重要组成部分,风能、太阳能发电产业的高速发展将为储能技术的发展带来新的市场和机会.本文主要阐述利用储能飞轮的技术解决风能、太阳能光伏发电不稳定问题.用于光伏、风力发电等分布式能源发电以及微网的储能系统,利用其输出(吸收)功率密度高的特点对分布式能源发电的随机性和波动性进行平滑,达到削峰填谷的效果.

摘要： 飞轮储能系统利用飞轮加减速来实现电能与机械能的相互转换,是一种新兴的电能存储技术,目前在风力发电、不间断电源、航天技术等领域得到了广泛应用.本文设计的飞轮储能系统选取永磁同步电机作为飞轮的驱动电机,因此控制系统的核心是对永磁同步电机进行精确控制.本文介绍了飞轮储能系统主回路的结构以及永磁同步电机的矢量控制原理,设计的控制系统根据永磁同步电机的控制原理,通过矢量控制方式对永磁同步电机的充电和放电进行控制.在飞轮储能时,电机作为电动机运行,实现电能向动能的转换,使用速度外环,电流内环的双闭环控制,由工频电网提供的电能经功率器件驱动电机加速,电机拖动飞轮加速储能,能量以动能形式存储在高速旋转的飞轮中.飞轮达到设定的最大转速后,系统处于能量保持状态,当接收到释放能量的控制信号时,电机作为发电机运行,实现动能向电能的转换,使用直流电压外环,电流内环的双闭环控制,高速旋转的飞轮利用其惯性作用拖动电机减速发电,经功率器件输出适用于负载要求的电能并保持直流电压稳定.为检验飞轮储能控制系统的可行性和有效性,本文完成了以28069MCU为核心的硬件电路设计和软件设计,同时搭建了飞轮储能控制系统的试验平台,使用400W永磁同步电机外加自行设计的模拟飞轮做充电和放电试验,试验结果表明,飞轮储能控制系统在实际应用中具有很好的控制效果.

摘要： 风力发电是一项新兴的绿色能源技术,其是利用风能进行发电,有着良好的发展前景,可以解决当前能源紧缺的现状.在风力发电系统中,还要应用储能技术,风能具有无法控制的特点,所以需要对风能进行储存,储能技术主要有四种类型,分别是飞轮储能、超导储能、超级电容器储能以及蓄电池储能,本文对储能技术的特点以及应用的前景进行了介绍,希望对相关研究人员提供一定帮助,制定出科学、可行的储能方案,并促进风力发电事业更好的发展.

摘要： 飞轮储能系统将能量储存在高速旋转的飞轮转子中,具有高功率密度、无环境污染、使用寿命长、运行温度范围广、充放电次数无限制等优点,已获得了广泛的应用.将多台模块化的飞轮储能单元并联起来组成飞轮阵列储能系统,是获得大容量、高功率储能的解决方案.文章首先论述了飞轮阵列储能系统的国内外发展现状与要解决的关键问题,然后详细给出了飞轮阵列储能系统的设计方法、并联拓扑结构与控制策略.随着飞轮储能单元并联技术的逐渐成熟,飞轮阵列储能系统应用领域将逐步扩展到电力系统调频、间歇式可再生能源发电等领域,并将在提高电网对可再生能源的接纳能力等方面发挥重要作用.

摘要： 本文在参考旋转机械振动监测系统的基础上,提出了一种新的飞轮转子振动监测系统软硬件结构,并搭建了一套试验系统验证其可行性.该试验系统基于TMS320F283xD对称多处理结构DSP,将振动监测系统软件算法细化分解,分别运行于两个对称C28x内核与两个对称CLA内核上,最终实现飞轮转子振动信息的监测.由于采用并行算法进行振动监测,因此能够有效缩短振动信息解算的时间、降低DSP的应用负载,从而提高系统的可靠性与实时性.该系统中,两个C28x内核分别运行采样程序和通讯程序,两颗CLA内核运行振动信息解算程序和输入信号滤波程序.系统工作时,内核1通过选通采样的方式对各通道传感器数据进行采样,而后将数据发送给CLA内核1,CLA内核1使用FIR滤波器对输入数据进行处理以后,由C28x内核1以IPC方式传输到C28x内核2.C28x内核2将数据交给CLA内核2,CLA内核2使用基于汉宁窗校正算法的FFT对振动信息进行解算,最后由C28x内核2将飞轮转子振动信息发送给上位机.本文采用设计与试验相结合的方法,通过制作原型样机并进行了多次试验,验证飞轮转子振动检测系统的实时性、精准性与稳定性.试验结果表明,本文设计的振动监测系统是切实可行的,能够实现振动的实时监控,同时具有较高的精度.

摘要： 本文在参考旋转机械振动监测系统的基础上,提出了一种新的飞轮转子振动监测系统软硬件结构,并搭建了一套试验系统验证其可行性.该试验系统基于TMS320F283xD对称多处理结构DSP,将振动监测系统软件算法细化分解,分别运行于两个对称C28x内核与两个对称CLA内核上,最终实现飞轮转子振动信息的监测.由于采用并行算法进行振动监测,因此能够有效缩短振动信息解算的时间、降低DSP的应用负载,从而提高系统的可靠性与实时性.该系统中,两个C28x内核分别运行采样程序和通讯程序,两颗CLA内核运行振动信息解算程序和输入信号滤波程序.系统工作时,内核1通过选通采样的方式对各通道传感器数据进行采样,而后将数据发送给CLA内核1,CLA内核1使用FIR滤波器对输入数据进行处理以后,由C28x内核1以IPC方式传输到C28x内核2.C28x内核2将数据交给CLA内核2,CLA内核2使用基于汉宁窗校正算法的FFT对振动信息进行解算,最后由C28x内核2将飞轮转子振动信息发送给上位机.本文采用设计与试验相结合的方法,通过制作原型样机并进行了多次试验,验证飞轮转子振动检测系统的实时性、精准性与稳定性.试验结果表明,本文设计的振动监测系统是切实可行的,能够实现振动的实时监控,同时具有较高的精度.

摘要： 本申请公开了一种储能飞轮组合壳体及储能飞轮，属于储能飞轮技术领域。其中，所述储能飞轮组合壳体包括：包括支承框架和外壳；所述外壳内部设置为真空容纳腔，所述支承框架固定设置于所述真空容纳腔内；所述支承框架用于固定储能飞轮的飞轮转子系统。本申请实施例可以显著减小储能飞轮壳体重量，有效节约物料成本，从而解决了现有技术中储能飞轮壳体采用单一壳体的结构方式，对壳体的整体结构强度要求较高，容易导致储能飞轮壳体重量较大，造成生产成本过高、物料浪费的问题。

摘要： 本发明提供了一种基于飞轮储能的牵引供电系统和飞轮储能控制调度方法，飞轮储能装置通过第一变流器接入牵引网的直流母线，飞轮储能装置通过第二变流器接入低压交流系统，当牵引网发生故障时，若飞轮储能装置能够提供的能量大于等于将列车牵引至预设位置所需的能量，则飞轮储能装置通过第一变流器释放能量至牵引网，将列车牵引至预设位置；若飞轮储能装置能够提供的能量小于将列车牵引至预设位置所需的能量，且低压交流系统没有发生故障，则第二变流器通过低压交流系统为飞轮储能装置充电，以使得飞轮储能装置通过第一变流器释放能量至牵引网，将列车牵引至预设位置。本发明能够提高轨道交通应急牵引的可靠性。

摘要： 本发明提供一种储能飞轮及其所应用的高温超导飞轮储能系统。该储能飞轮包括位于第一真空仓内的储能飞轮主动轮、高温超导飞轮储能系统的主轴和磁力耦合器主动盘，以及位于第二真空仓内的储能飞轮从动轮、磁力耦合器从动盘和至少两对永磁轴承；储能飞轮主动轮连接在主轴上，磁力耦合器主动盘固定在储能飞轮主动轮上；磁力耦合器从动盘固定在储能飞轮从动轮上，且磁力耦合器从动盘与磁力耦合器主动盘相对设置，至少两对永磁轴承分别固定在储能飞轮从动轮上和第二真空仓内壁上。本发明通过至少两对永磁轴承使储能飞轮从动轮悬浮在第二真空仓内，能够降低高温超导磁悬浮系统的负载压力，进而有利于降低高温超导飞轮储能系统的运行成本及损耗。

摘要： 本发明公开了一种飞轮储能模组及多飞轮储能模组并联的长时储能系统，该飞轮储能模组包括：主充放电组件，设置有驱动装置以及伸缩装置；所述驱动装置包括主双向电机以及主传动件，所述主双向电机与所述主传动件连接；在所述伸缩装置的带动下，所述驱动装置具有在竖直方向上移动的工作状态；多个次充放电组件，设置在所述主充放电组件的周边。可以根据实际储能情况，设置合适数量的次充放电组件，调整与主充放电组件对接的次充放电组件接续发电，明显提升飞轮储能模组的储能容量，延长飞轮储能模组的放电时间。同时，能够根据储能的实际需求，灵活并联多个储能模组，通过总控制器灵活调整充放电容量满足电网及用户侧用能需求。

摘要： 本发明提供一种储能飞轮及其所应用的高温超导飞轮储能系统。该储能飞轮包括位于第一真空仓内的储能飞轮主动轮、高温超导飞轮储能系统的主轴和磁力耦合器主动盘，以及位于第二真空仓内的储能飞轮从动轮、磁力耦合器从动盘和至少两对永磁轴承；储能飞轮主动轮连接在主轴上，磁力耦合器主动盘固定在储能飞轮主动轮上；磁力耦合器从动盘固定在储能飞轮从动轮上，且磁力耦合器从动盘与磁力耦合器主动盘相对设置，至少两对永磁轴承分别固定在储能飞轮从动轮上和第二真空仓内壁上。本发明通过至少两对永磁轴承使储能飞轮从动轮悬浮在第二真空仓内，能够降低高温超导磁悬浮系统的负载压力，进而有利于降低高温超导飞轮储能系统的运行成本及损耗。

摘要： 本发明提供的一种飞轮储能装置的并机控制系统及飞轮储能阵列系统，其中，该并机控制系统包括：飞轮协调器、能量管理系统、网侧PCS、触摸屏和至少两个飞轮单元；该飞轮单元包括：飞轮管理器、飞轮本体、与该飞轮本体连接的传感器组，以及分别与该飞轮管理器相连的飞轮机侧变流器FCS、磁轴承控制器、辅助监控系统；该飞轮单元、该飞轮协调器、该能量管理系统、该网侧PCS和该触摸屏分别通过对应的总线与该电力系统进行实时信息交互，以对飞轮储能阵列进行同步控制。该并机控制系统通过将各个子系统进行集成，同步完成功率和能量调度，从而有效扩充了该并机控制系统的容量和功率等性能。

摘要： 本实用新型提供了一种储能飞轮及飞轮储能电机，该储能飞轮及飞轮储能电机能够提高飞轮储能系统内部与外界的换热速率，降低电机转子组件升温；该飞轮包括飞轮转子，还包括若干散热道，设置在飞轮转子内部；若干第一散热槽，一端分别与若干所述散热道连通，另一端与设置在转子轴外围的沟槽连通；导热体，分别设置在若干散热道、若干第一散热槽和沟槽中；该电机包括外壳及转子组件，还包括储能飞轮，所述转子组件套设在所述储能飞轮一端后置于所述外壳内；本实用新型提出的储能飞轮及飞轮储能电机能够避免出现电机转子组件上永磁体失磁，导致飞轮储能系统性能降低等问题的出现。

摘要： 本实用新型提供了一种飞轮储能转子散热机构及飞轮储能系统，该散热机构包括第一导热体一端与壳体一端连接，另一端置于飞轮轴一端的散热槽中，且在散热槽中还设置有导热介质；该飞轮储能系统包括壳体、电机定子和飞轮转子，还包括飞轮储能转子散热机构，第一导热体设置在第一端盖上；飞轮轴穿设在飞轮转子上，且飞轮轴的一端设置散热槽，第一导热体的一端置于散热槽中；本实用新型提出的飞轮储能转子散热机构及飞轮储能系统通过合理的结构将飞轮轴产生的热量传导到外界，避免出现飞轮轴及飞轮转子的损坏。

摘要： 本实用新型公开了一种飞轮储能装置的散热结构及飞轮储能装置，散热结构包括机座，所述的机座为双层结构，包括外壁和内壁，所述的外壁和内壁之间设置有流道，所述的内壁的内侧壁上设置有黑体辐射材料层，所述的流道内循环流动有冷却介质；飞轮储能装置包括设置在机座内部的飞轮本体，所述的飞轮本体的上部两侧设置有与机座相连的上支架，所述的飞轮本体的下部设置有与机座相连的下支架，所述的上支架和下支架上均安装有定子，所述的定子上安装有冷却环管，所述的冷却环管内流动有冷却介质。本实用新型解决了电机定子和转子，磁悬浮轴承定子和转子的散热问题，降低了电机和磁轴承的温度，提高了飞轮储能装置的可靠性和寿命。

摘要： 本申请涉及一种飞轮储能电机定子抗压散热结构及飞轮储能电机，包括电机绕组、电机定子、导热组件和电机水套，电机绕组设置在电机定子的轴向的一个端面上，电机水套围绕在电机定子和电机绕组的外周侧，导热组件设置在电机绕组和电机水套之间；导热组件包括压板和若干热管，热管嵌设在压板内并均匀分布在电机绕组的周向上。本实用新型提供的飞轮储能电机定子抗压散热结构使得飞轮储能装置在高功率及真空环境下，通过导热组件将电机绕组及电机定子上的热量快速传导到外界及电机水套上，依靠热管迅速将电机深处的电机绕组中的热量传导出去，使电机绕组与电机定子在较低的温度下长期运行，保证飞轮储能电机满足快速散热要求，整个系统的使用寿命得到提高。