飞轮储能系统关键技术分析及应用现状

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1、飞轮储能系统关键技术分析及应用现状储江伟，张新宾(东北林业大学交通学院，黑龙江哈尔滨150040)摘要:从飞轮储能系统的结构原理入手，介绍了飞轮储能系统的结构组成、工作原理及其工作模式，对飞轮转子、支承轴承、真空室、电动/发电机及电力电子装置等关键技术进行了全面的分析，并介绍了关键技术的国内外研究现状，在此基础上对飞轮储能的应用现状进行了阐述。关键词:飞轮储能;关键技术;应用现状中图分类号:TK02文献标识码:A文章编号:1004－3950(2014)06－0063－05Analysisonthekeytechnologyandtheappl

2、icationstatusofflywheelenergystoragesystemCHUJiang-wei，ZHANGXin-bin(TrafficCollege，NortheastForestryUniversity，Harbin150040，China)Abstract:Fromthestructuralprincipleofflywheelenergystoragesystem，thestructuralcomponents，workingprincipleandoperatingmodeoftheflywheelenergystor

3、agesystemwereintroduced，andthenitwascarriedonthecomprehen-siveanalysisontheflywheelrotor，supportingbearing，vacuumchamber，electricmotororgeneratorandpowerelec-tronicdevicesandsoonworkingasthekeytechnologies．Ｒesearchsituationathomeandabroadofthekeytechnologywasalsointroduced，

4、andthecurrentapplicationofflywheelenergystoragewasexpoundedbasedonthis．Keywords:flywheelenergystorage;keytechnology;applicationstatus0引言在全球能源短缺的情况下，使用目前的耗能设备和耗能方式使得世界上总能量的50%～70%白白地浪费掉［1］。因此，在开发新能源的同时，研究如何回收存储被浪费的能源显得十分重要。目前的储能方式主要有化学储能、物理储能和超导储能。其中，化学储能技术比较成熟，并已得到广泛的应用，但是它

5、使用寿命短、受外界条件影响显著、对环境污染严重;超导储能对技术要求高，对环境要求苛刻，暂时还不适合大规模应用;物理储能是利用物理方法将能量存贮起来，不存在对环境污染问题，因此比较适合当今的发展要求。物理储能方式主要有抽水储能、压缩空气储能和飞轮储能。在这几种物理储能方式中，飞轮储能以其在使用寿命、充电时间、效率方面的突出特点得到广泛的关注。1飞轮储能系统的结构及工作原理1．1飞轮储能系统的基本结构飞轮储能系统又称飞轮电池，其基本结构是由飞轮、轴承、电动机/发电机、电力电子控制装置、真空室等五个部分组成［2］。其中，飞轮是飞轮电池的关键部件，

6、一般选用强度高、密度相对较小的复合材料制作;轴承是支撑飞轮的装置，由于磁悬浮支承可以降低摩擦损耗提高系统效率而成为支撑技术的研究热点;飞轮电池的电机是一个集成部件，可以在电动和发电两种模式下自由切换，以实现机械能和电能的相互转换;电力电子控制装置主要是对输出和回馈的电能进行控制，通过对电力电子控制装置的操作，实现对飞轮电机的各种工作要求的控制;真空室的功用有两个，即为飞轮提供真空环境降低风阻损耗和在飞轮高速旋转破裂时起到保护周围人员和设备的作用。图收稿日期:2014－07－17作者简介:储江伟(1962－)，男，江苏宜兴人，教授，博士生导师，

7、研究方向为汽车维修理论与诊断技术。2014年，第6期－瑔瑣－1所示的为飞轮储能系统结构的一种。图1飞轮储能系统结构1．2飞轮储能系统的工作原理飞轮储能系统是利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式存储起来的装置。它有充电、保持、放电三种工作模式。充电模式即飞轮转子从外界吸收能量使飞轮转速升高将能量以动能的形式存储起来;放电模式即飞轮转子将动能传递给发电机，发电机将动能转化为电能再经过电力控制装置输出适合于用电设备的电流和电压，实现机械能到电能的转化;保持模式即当飞轮转速达到预图2飞轮储能系统工作原理2飞轮储能系统关键技术分析及研究状况早在20

8、世纪50年代，飞轮储能技术就得到人们的关注，并应用于电动汽车中。但是受到当时技术水平的限制，未能取得突破性进展。直到20世纪90年代，由于与飞轮电池储能相关的技术取