飞轮储能系统

摘要： 飞轮储能对环境的要求和影响非常低,充放电深度和健康状态预测相对简单,且方便实现模块化应用。基于背靠背双PWM变频器和永磁同步电机的数学模型,在MATLAB/Simulink中搭建了飞轮储能系统单机并网仿真模型,通过分析复杂工况下的仿真结果,发现了系统抗扰动能力差、直流母线电压波动较大的问题,经理论分析,提出了一种背靠背变频器的优化双回路前馈协调控制策略,该方法在传统网侧变换器电流内环控制结构中附加了电容电流控制环,同时引用负载电流估算值和电网电压作为前馈项,通过仿真分析,验证了该控制策略的有效性,能够实现两侧变换器的一体化协调控制,整体提高了飞轮储能系统的自抗扰能力和动态性能。

摘要： 高速磁悬浮储能飞轮是一种新型高比功率储能装置,其中高速大功率电机是能量转换与传输控制的核心。本文针对所研究的300kW磁悬浮飞轮储能系统的应用特性提出了一种轴式永磁同步电机方案,从电磁、结构和控制等方面进行综合分析与设计;在此基础上,为了适应高速稳定运行、高功率放电对高速电机提出的新要求,从转子的结构强度、电机损耗、运行区间的效率、转矩波动等方面出发对电机的设计参数进行优化分析。结果表明:优化后的电机结构强度高,能够满足储能飞轮在高转速、高功率连续充放电等工况下的使用要求,15000~30000r/min工作转速范围内电机效率达到90%以上。

摘要： 近日,三峡乌兰察布“源网荷储”技术研发试验基地(以下简称“试验基地”)喜讯频传。三峡集团科学技术研究院(以下简称“三峡科研院”)研发的“源网荷储一体化”功率路由器示范工程、大规模新能源及储能综合仿真与实验平台、兆瓦时级固态锂离子电池储能关键技术及工程应用、兆瓦级直流耦合接入的锂离子电池/超级电容器混合储能系统和飞轮储能系统等一批科研成果投运,创下多个“国内之最”和“行业首次”纪录。

摘要： 飞轮储能风力发电系统可充分利用风能资源,抑制风电系统功率波动。但是飞轮储能系统的并网逆变器输出功率的高频扰动将降低电网吸纳风能的能力。且增加飞轮储能系统后,风力发电系统的软硬件成本较高。文中通过分析并网逆变器输出功率的高频扰动风量,计算飞轮储能系统功率参考值,实现快速功率平滑控制,减少并网功率波动,增加电网吸纳能力。通过采用定频滞环控制策略,克服了开关频率不固定、输出电流谐波含量高的缺点,其响应速度快,软硬件资源要求低,可减少PI控制器,减少锁相环等环节,降低软件开发成本。为验证采用定频滞环控制的快速功率平滑控制策略的性能,设计了仿真模型,并进行实验验证。仿真和实验结果表明:该控制策略可快速降低网侧有功功率波动,减小网侧电流谐波且软硬件成本低。

摘要： 对基于永磁同步电机(PMSM)的飞轮储能系统(FESS)的数学模型及充放电原理进行说明。结合PI控制器与SVPWM控制技术为飞轮储能系统的充、放电模式进行了控制器设计。在飞轮充电模式中采用复合控制技术实现了充电过程的快速、稳定、良好的动态性能;在飞轮放电模式中采用电压外环电流内环的双闭环控制策略进行直流电压的控制,实现为负载供电。研究了飞轮储能系统与蓄电池组成的半主动式复合电源在电动汽车中的应用,对比分析了复合电源与蓄电池单独给电动汽车供电时蓄电池的放电电流和功率。在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,仿真结果表明了控制策略的有效性,验证了基于飞轮储能系统的半主动式复合电源能够减小对电动汽车蓄电池的冲击。

摘要： 基于环形舰船中压直流电力系统,增加了飞轮储能系统抑制脉冲负载的投切给母线电压带来的波动,研究了飞轮储能系统的充放电控制方法以及脉冲负载功率分配的控制方法,并基于Matlab/Simulink平台搭建了舰船中压直流电力系统模型,对飞轮储能系统进行了建模仿真.结果表明,飞轮储能系统应用于舰船能够快速响应脉冲负载,稳定直流母线电压,提高能量的利用率.

摘要： 制备了几种典型碳纤维复合材料圆环,并开展了拉伸性能试验,得到了其破坏强度和主要失效模式.基于有限元理论和复合材料各向异性特征,建立了复合材料储能飞轮力学模型,对已知材料性能参数和转子主要形状尺寸的储能飞轮转子进行有限元分析,得出了其应力和位移分布云图以及破坏强度和失效模式,与试验结果吻合较好.在此基础上,基于有限元模型优化出在某一定转速条件下转子的径向应力、环向应力和径向位移分布,并研究了其分布规律.该方法为复合材料飞轮的结构优化及设计提供了参考.

摘要： 为了降低飞轮储能系统的磁轴承损耗,设计了一种永磁偏置磁轴承,分析了该永磁偏置磁轴承的工作原理,并建立了数学模型。在此基础上,对永磁偏置磁轴承进行了参数设计和仿真验证。通过飞轮储能系统试验,验证了该永磁偏置磁轴承设计的合理性。与纯电磁轴承相比,永磁偏置磁轴承显著降低了磁轴承功耗,为飞轮储能系统的长期稳定运行提供了基础。

摘要： "碳达峰"和"碳中和"的战略目标越来越受到关注,飞轮储能作为一种物理储能方式,因其功率密度大,响应时间短,寿命长等特点正得到逐步推广,而效率是产业化推广的重要前提之一.利用电能测量方法对500 kW、100 kW·h飞轮储能系统的充放电效率进行测量.飞轮储能系统充放电循环的升速、降速范围为4000～6000～4000 r/min.实验中测得系统充放电循环效率为83.23％,电机电动发电循环效率90.49％,变流器充放电转换效率92％.试验分析表明,电机效率提高到97％,变流器效率保证98％,系统充放电循环效率可以提高到87％以上.

摘要： 由于运行寿命长、安全系数高、功率倍率高、功率响应速度快、控制精度高等特点,飞轮储能在火储联合调频领域的应用越来越受关注.本文解析了华中区域关于火电厂调频的补偿政策,获得了飞轮储能参与火储联合调频中影响经济收益的几个关键性能指标,并在一套500 kW/100 kW·h飞轮储能系统上进行了性能测试,依据测试结果,结合一台300 MW火电机组的自动控制发电(AGC)指令日典型数据,设计了一套飞轮储能系统和火电机组联合调频的控制策略,模拟运行并计算了调频补偿收益,对比火电机组单独参加调频获得的补偿收益,分析增加飞轮储能系统后所获得的额外收益,结果表明飞轮储能在火储联合调频应用中具有良好的全生命周期经济性.

摘要： 为了提高飞轮储能系统无位置传感器控制性能,飞轮电机必须具有参数辨识和参数自整定的功能.因此,提出一种基于递推最小二乘离散法在线辨识未知参数的转子位置扩张观测器,以使位置观测环节具有较强的鲁棒性能.首先,建立飞轮电机数学模型并进行离散化分析,在此基础上,采用通过将反电动势估算值反馈引入到非线性扩张观测器计算中的转子位置估算方法.随后,将基于递推最小二乘辨识算法应用于飞轮电机离散模型并可同时辨识定子电阻、交直轴电感等关键电磁参数,以便消除因飞轮电机模型误差引起的转子位置估算误差,提高系统无位置检测性能.最后,搭建基于DSP2812的硬件实验平台.仿真和实验结果表明所提算法对未知参数的辨识具有一定的准确性和实时性,可实现对飞轮储能系统的无位置传感器运行控制.

摘要： 飞轮储能系统是一种以机械能形式存储电能的新型“电池”,与化学能电池相比,它具有安全、高效、经济、环保等优势.论文在分析飞轮储能系统组成和基本工作原理的基础上,主要对飞轮储能系统永磁同步电机的控制策略进行了仿真研究,首先分析了储能和释能两种工作状态下,电机宜采用的控制策略.其次基于理论分析,建立了飞轮储能系统永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型,进行了仿真研究.仿真结果表明所采用的控制策略能准确控制飞轮储能系统实现储能、释能功能.

摘要： 在多机电力系统中装设飞轮储能系统，同PSS和FACTS一样，重要步骤之一是安装地点的选择。但由于飞轮储能系统可以安装在包括发电机机端的电力系统的任何位置，所以，飞轮储能系统安装选择不完全类似与PSS的安装地址选择。将基于线性系统的特征值分析方法用于电力系统小干扰稳定分析，不仅可以得到系统的特征值和特征向量来判定系统的稳定性，还可以得到丰富的模态信息，因此特征值分析方法在小干扰稳定分析中得到了广泛应用。本文采用特征值方法来研究飞轮储能系统阻尼多机电力系统振荡，并可对飞轮储能系统安装地点提供有效的指导信息。

摘要： 综述了混合磁悬浮轴承高速飞轮储能系统关键问题及研究现状，列举了飞轮储能、电池储能、抽水储能以及超导储能等几种电能储能方式，总结了飞轮储能在备用电源、电车节能、电网调峰与智能电网以及可再生能源及其并网技术等方面的应用。概述了飞轮储能的特点及其发展趋势，综述了飞轮的主要组成、关键技术以及现状，同时介绍了浙江大学在飞轮方面的工作。

摘要： 简要介绍了飞轮储能系统的工作原理和基本结构，并从关键技术发展及应用研究的角度出发，系统地介绍了飞轮储能系统的研究情况和今后的发展方向。同时，将飞轮储能和其他储能方式进行了详细比较，结果表明飞轮储能系统具有的诸多优点使其有着广阔的应用前景。

摘要： 为了提高航母的能源利用率,将舰载机降落时短时制动过程所产生巨大的能量进行回收,已成为技术发展趋势和研究热点.针对这些需求,设计了一种基于飞轮储能装置的阻拦系统,利用飞轮储能的再生控制策略和永磁电机的矢量控制技术,能够有效地将舰载机降落时的动能收集并储存起来,其能够在0.3秒内储存舰载机制动产生的功率约60kW,实现了舰载机制动与能源绿色回收的双重目的,可有效提高航母弹射和回收系统的效率和能源利用率.

摘要： 提出了利用飞轮储能系统对电气化铁路牵引供电系统进行削峰填谷的方案,以达到降低牵引变压器的峰值功率,降低基本电费支出,减小负序电流,提高牵引供电系统电能质量的效果.经实验及测试数据分析,验证了该方案削峰的实时性和GTR飞轮短时高频次的性能,以及飞轮储能系统用于牵引供电系统削峰填谷的可行性.

摘要： 飞轮储能系统作为一种新型物理储能方式以其在效率高、容量大、响应快和对环境友好等优点得到了广泛关注.本文首先介绍了飞轮储能系统的工作原理和分类,并对高速和低速两类飞轮储能系统做了分析比较.重点分析了飞轮储能系统的能量特性、功率特性、传动链模型以及充放电控制等,对国内外研究现状进行了阐述.介绍了飞轮储能的技术应用.展示其良好的应用前景.

摘要： 与其它储能方式相比,飞轮储能具有效率高、储能容量大、循环寿命长、事故后果低等优点,被认为是新型的理想储能装置.在介绍飞轮储能系统的工作原理的基础上,详细分析了飞轮储能的关键技术,并论述了飞轮储能在电力调峰、不间断电源、电动汽车和航空航天等领域的应用研究.

摘要： 风力资源大规模的开发是实现减少温室气体排放，缓解环境污染以及提高可再生能源利用率的重要手段。但是由于风能的随机性和不可控性，会导致风力发电系统输出功率也会随之波动，因此在风力发电系统中配置相应的储能装置以确保向负荷供电的电能质量，已成为可再生能源充分利用的关键。文中提出了一种基于模糊控制的飞轮储能系统稳定风力发电机组直流母线电压的控制方法，改善了风力发电机组后级变流器的工作条件，提高了向终端负荷供电的电能质量。从而在风速波动的情况下，减少对机组变流器以及用电负荷的冲击，这对于风力发电机组保证负荷的安全稳定运行具有重要的积极意义。

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： 本发明公开了一种飞轮储能阵列系统及飞轮储能阵列系统的控制方法，涉及微电网技术领域，飞轮储能阵列系统包括：并联连接的多个飞轮储能设备；多个储能变流器，多个飞轮储能设备一一对应的通过多个储能变流器接入孤岛电网；频率检测装置，获取孤岛电网的实时频率；控制装置，分别与频率检测装置和多个飞轮储能设备连接，用于根据孤岛电网的实时频率对多个飞轮储能设备进行控制，以对孤岛电网进行惯量支撑。本发明在孤岛电网中配置飞轮储能阵列系统，在孤岛电网突发大容量有功功率缺额时，依靠飞轮储能阵列系统提供功率支撑，使电网频率变化率得到改善，能够及时弥补孤岛电网主动支撑能力不足、无法进行快速惯量响应、抗频率扰动能力弱等问题。

摘要： 本发明公开了一种飞轮储能系统及飞轮储能系统的控制方法和存储介质，用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统包括：变压器；总控设备包括总控制器和N个总控继电器，每个总控继电器的第一端与变压器连接，总控制器与每个总控继电器连接；磁悬浮飞轮储能设备包括与N个总控继电器对应设置的N个磁悬浮飞轮储能支路，每个磁悬浮飞轮储能支路包括第一预充回路、第一双向变流器、第二预充回路、第二双向变流器、电机以及飞轮控制器。该用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统可以实现频繁深度的充电和放电，降低电网满载保电的风险和满足风力发电机平滑调整的经济调节方式。

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系统及飞轮储能系统的控制方法和存储介质，用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统包括：变压器；总控设备包括总控制器和N个总控继电器，每个总控继电器的第一端与变压器连接，总控制器与每个总控继电器连接；磁悬浮飞轮储能设备包括与N个总控继电器对应设置的N个磁悬浮飞轮储能支路，每个磁悬浮飞轮储能支路包括第一预充回路、第一双向变流器、第二预充回路、第二双向变流器、电机以及飞轮控制器。该用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统可以实现频繁深度的充电和放电，降低电网满载保电的风险和满足风力发电机平滑调整的经济调节方式。

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： 一种飞轮储能系统定子散热装置及飞轮储能系统，该散热装置包括环形扁平状定子、沿定子环形圆周设置的导热冷却管，冷却管与设置在定子环形圆周内的金属导线绝缘紧贴热传导接触，冷却管两端分别连接进液管和出液管；该系统包括环形扁平状定子、盘状转子和壳体，定子以环状边连接在壳体内侧，定子与壳体之间绝缘，转子侧表面与定子侧表面邻近，转子转动支承在壳体上，定子采用上述散热装置进行散热。本实用新型通过在定子圆周上设置与定子金属导线绝缘接触的冷却管，使定子环形圆周上的导线实现循环冷却，定子内部导线的热量经导线传导与冷却液热交换实现冷却，大大提高定子冷却效果，满足大功率飞轮储能系统定子的冷却要求；结构简单，冷却效率高。

摘要： 一种飞轮储能系统定子散热结构及飞轮储能系统，该散热结构包括环形扁平状定子、冷却腔、位于冷却腔中的冷却液和热传输装置，热传输装置设置在冷却腔上或设置在冷却腔中并引出冷却腔，冷却腔的侧壁包括定子的圆周面，定子位于定子圆周上的导线裸露于圆周面，与散热结构连接的结构与导线绝缘；该系统包括盘状定子、转子和壳体，定子连接在壳体内侧，转子、定子侧表面邻近，转子转动支承在壳体上。本实用新型通过设置冷却腔，通过流经冷却腔的冷却液使定子环形圆周面的裸露导线实现冷却，定子内部导线热量经导线传导至定子圆周面实现冷却，提高定子冷却效果，满足大功率飞轮储能系统定子的冷却要求；结构简单，冷却效率高。