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MW级大储能量飞轮轴系结构力学及动力学研究 被引量：5
1
作者 胡东旭 朱少飞 +5 位作者 魏晓钢 崔亚东 祝保红 戴兴建 李文 陈海生 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1542-1550,共9页
当前,对于高功率大储能量飞轮储能系统的仿真和实验研究还不够充分,本工作主要针对MW/100 MJ级飞轮储能样机展开。比较分析了内置式和表贴式两种结构飞轮电机转子的结构力学,比较了不同动平衡块材质对应力及形变的影响,并开展了轴系的... 当前,对于高功率大储能量飞轮储能系统的仿真和实验研究还不够充分,本工作主要针对MW/100 MJ级飞轮储能样机展开。比较分析了内置式和表贴式两种结构飞轮电机转子的结构力学,比较了不同动平衡块材质对应力及形变的影响,并开展了轴系的动力学特性分析。对飞轮样机开展了实验测试,验证了系统的稳定性。数值计算结果表明,表贴式结构形式可以使电机硅钢片应力显著降低,但是通常这种结构需要在硅钢片外缠绕碳纤维加强层,以确保运行时磁钢不会因为离心力与硅钢片发生分离。动平衡块材质为不锈钢时的应力值相较于动平衡块为铝合金时提高了45%以上。对轴系进行了动力学特性分析,在工作转速下存在着1300 r/min和4200 r/min两个刚性振型,分别为平动和锥动。测试运行中,飞轮轴系在1300 r/min出现振动峰值,证明了数值仿真计算的准确性。但是数值仿真中的4200 r/min临界转速(锥动)在实际运行中并未出现明显峰值,在本工作的轴系结构中,相较于锥动,平动振型更容易被激发。 展开更多
关键词 飞轮 电机 数值仿真
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磁悬浮飞轮动态UPS系统对拖充放电实验方法研究 被引量：7
2
作者 李树胜 付永领 +2 位作者 刘平 戴兴建 李云龙 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2018年第5期828-833,共6页
首先介绍飞轮动态UPS系统组成及工作原理,并对飞轮交流并网拓扑及阵列结构进行分析。在此基础上,针对电网容量受限和电能浪费问题,开展基于飞轮阵列对拖充放电实验方法研究。通过搭建飞轮阵列硬件平台,给出飞轮UPS的直流母线并网逻辑、... 首先介绍飞轮动态UPS系统组成及工作原理,并对飞轮交流并网拓扑及阵列结构进行分析。在此基础上,针对电网容量受限和电能浪费问题,开展基于飞轮阵列对拖充放电实验方法研究。通过搭建飞轮阵列硬件平台,给出飞轮UPS的直流母线并网逻辑、软件控制架构和实际对拖实验运行过程。最后给出了磁悬浮飞轮动态UPS实验装置和系统参数。 展开更多
关键词 磁悬浮储能飞轮 动态UPS 对拖充放电控制
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磁悬浮飞轮储能系统中电机干扰特性分析及监测方法研究 被引量：6
3
作者 李树胜 付永领 +1 位作者 刘平 王志强 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2018年第5期794-803,共10页
本文基于飞轮三相永磁同步电机的特性,研究影响飞轮电机控制性能的干扰因素并对其特性进行分析。首先建立动基座条件下飞轮转子的动力学模型,在此基础上对影响电机性能的内外多源干扰进行建模和特性分析,给出详细的干扰模型以及所包含... 本文基于飞轮三相永磁同步电机的特性,研究影响飞轮电机控制性能的干扰因素并对其特性进行分析。首先建立动基座条件下飞轮转子的动力学模型,在此基础上对影响电机性能的内外多源干扰进行建模和特性分析,给出详细的干扰模型以及所包含的结构类型。针对干扰所必需的输入参数,设计并实现了飞轮干扰状态的监测系统,获取飞轮实时转速、磁偏转角和基座振动等信息。最后,给出磁悬浮储能飞轮系统实验装置和飞轮参数,为飞轮电机干扰特性验证和干扰抑制方法提供必要基础。 展开更多
关键词 磁悬浮储能飞轮 永磁同步电机 干扰状态监测系统
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飞轮储能在华中区域火电调频中的应用分析 被引量：18
4
作者 张兴 阮鹏 +4 位作者 张柳丽 李娟 田刚领 胡东旭 祝保红 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1694-1700,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 飞轮储能系统 火储联合调频 经济收益
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基于磁悬浮储能飞轮阵列的地铁直流电能循环利用系统及实验研究 被引量：9
5
作者 刘平 李树胜 +1 位作者 李光军 戴兴建 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第3期910-917,共8页
针对轨道交通再生制动能量问题,本文开展基于磁悬浮飞轮阵列储能型制动能回收节能系统研究。通过分析牵引供电系统结构,分别对列车进站的制动方式和能耗特性进行了分析,并给出了增加储能装置前后的耗能对比情况。在此基础上,设计一种基... 针对轨道交通再生制动能量问题,本文开展基于磁悬浮飞轮阵列储能型制动能回收节能系统研究。通过分析牵引供电系统结构,分别对列车进站的制动方式和能耗特性进行了分析,并给出了增加储能装置前后的耗能对比情况。在此基础上,设计一种基于飞轮储能阵列的直流电能循环利用系统,可实现车辆进站制动能量的快速吸收和出站时的功率补偿,通过对飞轮阵列关键指标进行论证,确定了飞轮并联方案和容量配置。最后,搭建了飞轮阵列储能实验系统,通过飞轮对拖充放电控制和性能测试验证了系统的有效性,为城市轨道交通再生制动能量的回收和节能奠定基础。 展开更多
关键词 磁悬浮飞轮阵列储能 直流电能循环利用 对拖充放电控制
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储能飞轮的转子动力学分析与测试试验 被引量：2
6
作者 彭龙 李光军 +1 位作者 崔亚东 王芳 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2019年第3期595-601,共7页
以250 kW/3 kW·h的磁悬浮储能飞轮为研究对象,通过理论分析、仿真计算、测试试验相结合的方式,研究储能飞轮转子系统的动力学特性。首先,基于转子动力学有限元法的Timoshenko梁理论推导出了转子单元的运动方程。其次,利用ANSYS软... 以250 kW/3 kW·h的磁悬浮储能飞轮为研究对象,通过理论分析、仿真计算、测试试验相结合的方式,研究储能飞轮转子系统的动力学特性。首先,基于转子动力学有限元法的Timoshenko梁理论推导出了转子单元的运动方程。其次,利用ANSYS软件分别对转子的临界转速和不平衡响应进行仿真有限元分析。最后,通过径向磁轴承的传感器采集位移信号,测试储能飞轮转子在升速过程中的振动波形,验证转子的动力学参数及仿真分析结果的准确性。通过转子的频谱瀑布图和振动位移响应曲线,与仿真分析的Campbell图和不平衡响应图进行对比。结果表明,测试试验结果与仿真分析结果一致。通过研究储能飞轮转子的转子动力学特性,设计出了合理的转子动力学的参数,并得到了试验验证。 展开更多
关键词 临界转速 储能飞轮 有限元分析 频谱图
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基于开关磁阻电机的储能飞轮充放电控制 被引量：1
7
作者 朱彦波 石朋飞 李光军 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2019年第1期155-161,共7页
根据开关磁阻电机的特性建立了储能飞轮的数学模型,采用Matlab/Simulink仿真分析了系统最大允许电流和电机开断角对系统控制性能的影响。设计了系统充放电控制方式,仿真结果表明,采用电流斩波与角度位置相结合的速度电流双闭环控制方式... 根据开关磁阻电机的特性建立了储能飞轮的数学模型,采用Matlab/Simulink仿真分析了系统最大允许电流和电机开断角对系统控制性能的影响。设计了系统充放电控制方式,仿真结果表明,采用电流斩波与角度位置相结合的速度电流双闭环控制方式进行充电控制,采用电流斩波控制的电压电流双闭环控制方式进行放电控制,系统充放电过程具有响应速度快、稳态精度高的特点。最后通过仿真验证了开关磁阻式储能飞轮用作不间断电源的可行性。 展开更多
关键词 开关磁阻电机 飞轮 充放电
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MW级飞轮阵列在风光储能基地示范应用 被引量：13
8
作者 李树胜 王佳良 +2 位作者 李光军 汪大春 崔亚东 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期583-592,共10页
针对风光等新能源对短时高频次储能的需求,本文开展了MW级飞轮阵列在风光储能基地示范应用研究。基于飞轮储能阵列的系统组成、工作原理和拓扑结构,首先开展了飞轮储能阵列系统设计,并在此基础上对风光储能基地增加飞轮阵列方案进行介... 针对风光等新能源对短时高频次储能的需求,本文开展了MW级飞轮阵列在风光储能基地示范应用研究。基于飞轮储能阵列的系统组成、工作原理和拓扑结构,首先开展了飞轮储能阵列系统设计,并在此基础上对风光储能基地增加飞轮阵列方案进行介绍。最后,基于搭建的飞轮阵列系统,分别于天津和青海风光储能基地开展了实验测试。测试结果表明:经过上千次的充放电循环,飞轮阵列系统运行稳定、可靠,其功率、容量和响应速度等均具有显著优势,为参与新能源调频任务奠定基础。 展开更多
关键词 风光新能源 短时高频次储能 MW级飞轮阵列 充放电实验测试
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飞轮储能装置性能测试 被引量：8
9
作者 张兴 阮鹏 +2 位作者 张柳丽 田刚领 祝保红 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1674-1678,共5页
“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... “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。 展开更多
关键词 飞轮储能系统 电能测量 充放电效率
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基于储能飞轮的油井发电机功率补偿与节能应用 被引量：2
10
作者 祝保红 李光军 +1 位作者 李树胜 崔亚东 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1088-1094,共7页
基于油田供电系统,研究了负载增减频繁和负荷冲击值较大情况下,发电机的功率响应不足问题。基于储能飞轮的技术特点,利用储能飞轮对绞车的功率需求进行功率补偿。本工作针对存在的问题做出目标优化设计,提出了绞车功率斜率分配调节方案... 基于油田供电系统,研究了负载增减频繁和负荷冲击值较大情况下,发电机的功率响应不足问题。基于储能飞轮的技术特点,利用储能飞轮对绞车的功率需求进行功率补偿。本工作针对存在的问题做出目标优化设计,提出了绞车功率斜率分配调节方案,并搭建具体的实验平台进行验证。实验结果表明,投入飞轮可以使发电机的功率曲线得到较好地平滑,减少了机组功率投入约500 kW,提高了燃油效率和电源质量,同时兼顾回收利用下钻过程的势能,达到节能减排效果。 展开更多
关键词 飞轮储能 功率响应补偿 能量回收
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