基于飞轮储能技术的电力系统的应用

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1、《学术论文写作》课程论文基于飞轮储能技术的电力系统的应用姓名：学院(系)：专业：班级：学号：南京航空航天大学二О一四年四月十二日5基于飞轮储能技术的电力系统的应用摘要：本文针对已有几千年历史的飞轮储能，从飞轮储能技术的储能原理、储能系统构成及实现飞轮储能系统应用的关键技术问题等角度,系统地介绍该技术在电力系统中的应用以及其价值分析。关键词：电力系统；飞轮储能；系统稳定性；TheApplicationofPowerSystemBasedonFlywheelEnergyStorageTechnologyAbstract:Inthispaper,flywheelenergysto

2、ragewhichhasseveralthousandyearsofhistory,flywheelenergystoragetechnologyfromtheprincipleofenergystorage,energystoragesystemstructureandkeytechnologyissuessuchasflywheelenergystoragesystemapplicationspointofview,thesystematicintroductionofthetechnologyinthepowersystemapplicationsaswellasit

3、svalueanalysis.Keywords:PowerSystems;Flywheelenergystoragetechnology;Generatingsystem1.引言飞轮储能已有几千年的历史，远古的人类就懂得用旋转的轮盘储存能量来制造圆形陶器。在汽车，拖拉机中也用飞轮来使直线运动转换成旋转运动时更加平稳。而现代飞轮储能时是通过高速电动机带动飞轮旋转，将电能转换成动能；释放能量时，再通过飞轮带动发电机发电，转换为电能输出。电力系统中引入储能环节后,可以有效地实现需求侧管理,消除昼夜间峰谷差,平滑负荷,不仅可以更有效地利用电力设备,降低供电成本,还可以促进可再生能源

4、的应用。2.飞轮储能技术的储能原理飞轮储能的工作原理即在电力富裕条件下，由电能驱动飞轮到高速旋转,电能转变为机械能储存；当系统需要时，飞轮减速,电动机作发电机运行,将飞轮动能转换成电能,5供用户使用。飞轮储能通过转子的加速和减速，实现电能的存入和释放。飞轮储能系统工作过程可划分为三种工作模式：1）飞轮充电模式：交流电源给飞轮控制器供电，飞轮控制器控制电能输入使飞轮达到额定最高工作转速。2）飞轮能量保持模式：飞轮系统依靠最小的交流电输入，保持飞轮在最高工作转速运行。3）飞轮放电模式：交流电源中断，飞轮给飞轮控制器供电，控制器提供不间断电源给用户负载，飞轮转速下降。3.飞轮储能

5、系统的构成飞轮储能系统主要包括转子系统、轴承系统和转换能量系统三个部分构成。另外还有一些支持系统，如真空、深冷、外壳和控制系统。基本结构如图1所示。转子系统：飞轮转动时动能与飞轮的转动惯量成正比。而飞轮的转动惯量又正比于飞轮直径的2次方和飞轮的质量（J=(0.5~1)*M*R^2,飞轮质量分布均匀时取0.5，质量完全集中在边缘时取1）。当过于庞大、沉重的飞轮在高速旋转时，会受到极大的离心力作用，往往超过飞轮材料的极限强度，很不安全。因此，用增大飞轮转动惯量的方法来增加飞轮的动能是有限的。轴承系统：支撑转子的轴承，支撑转子运动，降低摩擦阻力，使整个装置则以最小损耗运行。转换能

6、量系统：飞轮储能装置中有一个内置电机，它既是电动机也是发电机。在充电时，它作为电动机给飞轮加速；当放电时，它又作为发电机给外设供电，此时飞轮的转速不断下降；而当飞轮空闲运转时，整个装置则以最小损耗运行。飞轮储能器中没有任何化学活性物质，也没有任何化学反应发生。旋转时的飞轮是纯粹的机械运动，飞轮在转动时的动能为：E=1/2Jω^2式中：J为飞轮的转动惯量ω为飞轮旋转的角速度.图1.飞轮储能结构示意图3.飞轮储能系统在电力系统中的应用3.1利用飞轮储能系统实现电力系统调峰5随着电力供应和需求的矛盾日益加剧，电力需求的特点是昼夜变化很大，巨大的峰谷差表现为峰期电力紧张而谷期电力过

7、剩，这对电力系统运行的经济性影响很大。所以电力调峰是电力系统必须要充分考虑的重要问题。将飞轮储能系统应用于电力系统调峰，当电网负荷处于低谷时，飞轮机组作为电动机运行，把电能转换为飞轮动能；在用电高峰时，飞轮机组作为发电机运行，将飞轮动能转化为电能返回系统，从而起到平衡电网负荷的作用。飞轮储能系统用于电力调峰时要有较大的储能容量，这与用于系统稳定是情形不同。　　目前广泛使用抽水蓄能电站进行调峰。这种储能方式具有技术成熟、储能大、储能时间长等优势，但是受到地理因素影响大，破坏环境，有时需要距离输电等。由于飞轮储能系统有