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含齿轮变速与链式传动机构的斜坡重力储能系统能效分析模型与实验验证
被引量：
1
1
作者
高天
王祖凡
+4 位作者
方舒扬
张佑康
张连成
黄永章
赵海森
《储能科学与技术》
北大核心
2025年第2期688-698,共11页
为了研究传送链式斜坡重力储能系统(transmission chain slope gravity energy storage system,TCS-GESS)充放电过程的能量转换效率及各环节损耗占比,针对系统质量块移动、机械传动以及电气驱动环节,推导了各环节损耗数学表达式及相应...
为了研究传送链式斜坡重力储能系统(transmission chain slope gravity energy storage system,TCS-GESS)充放电过程的能量转换效率及各环节损耗占比,针对系统质量块移动、机械传动以及电气驱动环节,推导了各环节损耗数学表达式及相应的能效计算方法,在此基础上,建立了基于MATLAB/Simulink的TCS-GESS能效分析模型。以一套2.2 kW重力储能样机为例,设计了充放电工况下的实验方案并实测了不同负载条件下系统各环节能效,从速度、机械功率、充放电功率、传动损耗以及电机损耗五个维度与能效计算结果进行对比,验证了能效分析模型的准确性与实用性。结果显示,随负载增加系统效率逐渐提高,其中链条损耗占比较大,齿轮箱和齿轮盘损耗变化不大且占比较小,电机损耗占比中等且充/放电工况下随着加载均有所增加。额定负载工况下充放电效率分别为59.5%和37.4%,系统效率为23.2%;进一步对具有相同传动机构、不同功率等级下重力储能系统充放电效率进行预测,结果表明系统容量低于1 MW时充放电效率将低于68%,容量高于10 MW时系统能效提升潜力有限,即采用文中传动机构的重力储能单机系统最佳功率范围宜选取在1~10 MW。
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关键词
重力储能系统(GESS)
链式传动
损耗计算
能效模型
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职称材料
基于带传动的垂直式重力储能系统能效分析模型与实验验证
2
作者
王青山
李妍
+4 位作者
张群
汪德成
吴高昀
王祖凡
赵海森
《储能科学与技术》
北大核心
2025年第3期1141-1149,共9页
重力储能系统(GESS)因其长时、大容量、零自放电率、安全性高等优点受到广泛关注,而能效水平是影响GESS规模化推广应用的重要因素。首先,针对基于带传动的垂直式GESS,分析机械环节中动/定滑轮相对于轴承表面的滑动摩擦、曳引系统的球轴...
重力储能系统(GESS)因其长时、大容量、零自放电率、安全性高等优点受到广泛关注,而能效水平是影响GESS规模化推广应用的重要因素。首先,针对基于带传动的垂直式GESS,分析机械环节中动/定滑轮相对于轴承表面的滑动摩擦、曳引系统的球轴承摩擦、传动带相对于带轮的弹性滑动摩擦及电气环节中电机的铜耗、铁耗、风摩耗、杂散损耗,推导了系统各环节效率及损耗的理论计算方法。其次,针对所提理论计算方法设计了算例,算例结果表明,机械环节效率随质量块质量增加而略有减小;系统充电效率随质量块质量增加而先增加后减小;系统放电效率随质量块质量增加而增加;放电工况下,系统机械损耗占比与充电工况相比明显增加。最后,通过搭建1.1 kW样机对算例结果进行实验验证,实验结果表明,当质量块为127.35 kg时,充、放电状态下电机损耗实测占比分别为82.77%和72.42%,与算例得到的电机损耗理论占比80.56%和72.96%较为接近,且系统充、放电效率随质量块质量的理论变化曲线与实测曲线趋势相同,验证了所提能效分析方法的正确性和实用性。
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关键词
垂直式重力储能
带传动
能效分析
损耗计算
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职称材料
题名
含齿轮变速与链式传动机构的斜坡重力储能系统能效分析模型与实验验证
被引量：
1
1
作者
高天
王祖凡
方舒扬
张佑康
张连成
黄永章
赵海森
机构
华北电力大学电气与电子工程学院
北华航天工业学院电子与控制工程学院
出处
《储能科学与技术》
北大核心
2025年第2期688-698,共11页
基金
国家电网公司总部科技项目(5419-202240053A-1-1-ZN)。
文摘
为了研究传送链式斜坡重力储能系统(transmission chain slope gravity energy storage system,TCS-GESS)充放电过程的能量转换效率及各环节损耗占比,针对系统质量块移动、机械传动以及电气驱动环节,推导了各环节损耗数学表达式及相应的能效计算方法,在此基础上,建立了基于MATLAB/Simulink的TCS-GESS能效分析模型。以一套2.2 kW重力储能样机为例,设计了充放电工况下的实验方案并实测了不同负载条件下系统各环节能效,从速度、机械功率、充放电功率、传动损耗以及电机损耗五个维度与能效计算结果进行对比,验证了能效分析模型的准确性与实用性。结果显示,随负载增加系统效率逐渐提高,其中链条损耗占比较大,齿轮箱和齿轮盘损耗变化不大且占比较小,电机损耗占比中等且充/放电工况下随着加载均有所增加。额定负载工况下充放电效率分别为59.5%和37.4%,系统效率为23.2%;进一步对具有相同传动机构、不同功率等级下重力储能系统充放电效率进行预测,结果表明系统容量低于1 MW时充放电效率将低于68%,容量高于10 MW时系统能效提升潜力有限,即采用文中传动机构的重力储能单机系统最佳功率范围宜选取在1~10 MW。
关键词
重力储能系统(GESS)
链式传动
损耗计算
能效模型
Keywords
gravity energy storage system(GESS)
chain transmission
loss calculation
energy efficiency model
分类号
TM71 [电气工程—电力系统及自动化]
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职称材料
题名
基于带传动的垂直式重力储能系统能效分析模型与实验验证
2
作者
王青山
李妍
张群
汪德成
吴高昀
王祖凡
赵海森
机构
国网江苏省电力有限公司经济技术研究院
华北电力大学电气与电子工程学院
出处
《储能科学与技术》
北大核心
2025年第3期1141-1149,共9页
基金
国家电网有限公司总部管理科技项目(4000-202318089A-1-1-ZN)。
文摘
重力储能系统(GESS)因其长时、大容量、零自放电率、安全性高等优点受到广泛关注,而能效水平是影响GESS规模化推广应用的重要因素。首先,针对基于带传动的垂直式GESS,分析机械环节中动/定滑轮相对于轴承表面的滑动摩擦、曳引系统的球轴承摩擦、传动带相对于带轮的弹性滑动摩擦及电气环节中电机的铜耗、铁耗、风摩耗、杂散损耗,推导了系统各环节效率及损耗的理论计算方法。其次,针对所提理论计算方法设计了算例,算例结果表明,机械环节效率随质量块质量增加而略有减小;系统充电效率随质量块质量增加而先增加后减小;系统放电效率随质量块质量增加而增加;放电工况下,系统机械损耗占比与充电工况相比明显增加。最后,通过搭建1.1 kW样机对算例结果进行实验验证,实验结果表明,当质量块为127.35 kg时,充、放电状态下电机损耗实测占比分别为82.77%和72.42%,与算例得到的电机损耗理论占比80.56%和72.96%较为接近,且系统充、放电效率随质量块质量的理论变化曲线与实测曲线趋势相同,验证了所提能效分析方法的正确性和实用性。
关键词
垂直式重力储能
带传动
能效分析
损耗计算
Keywords
vertical gravity energy storage
belt drive
efficiency analysis
loss calculation
分类号
TK02 [动力工程及工程热物理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
含齿轮变速与链式传动机构的斜坡重力储能系统能效分析模型与实验验证
高天
王祖凡
方舒扬
张佑康
张连成
黄永章
赵海森
《储能科学与技术》
北大核心
2025
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于带传动的垂直式重力储能系统能效分析模型与实验验证
王青山
李妍
张群
汪德成
吴高昀
王祖凡
赵海森
《储能科学与技术》
北大核心
2025
0
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职称材料
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