飛輪儲能裝置設計初探

⑴ 以下哪些選項屬於飛輪儲能系統具有的優點

飛輪儲能的優點還是很明顯的，飛輪儲能本身是物理儲能，突破了化學電池的局限，內20年超長容使用壽命，符合可持續發展戰略；泓慧能源飛輪儲能轉換效率是達到95%以上，更節能環保；寬溫度范圍，適應各種惡劣環境等優勢，主要價值體現在,節能、儲能和電能質量改善~

⑵ 飛輪儲能的應用有哪些

飛輪儲能根據不同方式有很多應用，應用最廣泛的是直接儲存動能並應用動能，比如單沖程專柴油機的飛輪屬。
目前尖端研究的方向是飛輪儲存功能並轉化為電能應用。
飛輪儲能裝置與超級電容，電池等儲能裝置比較，其能量密度最大，但是功率密度比介於二者之間。超級電容的能量密度最小，功率密度最大。電池的能量密度二者之間，功率密度最小。同時，飛輪是純物理儲能，穩定可靠，對使用環境（溫度，壓力等）的要求低。最後，他是三者中最昂貴的儲能方式。
根據這個比較，他比較適合於惡劣環境，價格不敏感，功率需求一般，同時輕量化儲能裝置的需要。
目前這種應用主要在太空飛行器上，比容國際空間站的飛輪電池，我國有儲能，陀螺定位二用飛輪。還有美國設計了飛輪儲能UPS和應急供電車。

⑶ 飛輪儲能裝置未得到廣泛應用的原因是什麼

(1)飛輪本身的能耗主要來自軸承摩擦和空氣阻力｡

(2)常規的飛輪是由鋼(或鑄鐵)製成的

⑷ 清潔能源的飛輪儲能

飛輪儲能是一種利用高速旋轉的飛輪存儲能量的技術。在儲能階段，通過版電動機拖動飛輪，權使飛輪加速到一定的轉速，將電能轉化為動能；在能量釋放階段，飛輪減速帶動電動機作發電機運行，將動能轉化為電能。典型的飛輪儲能裝置，一般包括高速旋轉的飛輪、封閉殼體和軸承系統、電源轉換和控制系統等。
飛輪儲能具有儲能密度較高、充放電次數與充放電深度無關、能量轉換效率高、可靠性高、易維護、使用環境條件要求低、無污染等優點。但大規模的飛輪儲能系統的研製在高速低損耗軸承、發電/電動機、散熱和真空等技術上還有難度。
目前飛輪儲能技術主要有兩個分支，一是以接觸式機械軸承為代表的大容量飛輪儲能技術，其主要特點是儲存動能、釋放功率大，一般用於短時大功率放電和電力調峰場合。二是以磁懸浮軸承為代表的中小容量飛輪儲能技術，其主要特點是結構緊湊、效率更高，一般用作飛輪電池、不間斷電源等。

⑸ 航母用的飛輪儲能裝置經過模擬船舶搖擺試驗嗎

電磁彈射器的結構美軍研發的電磁彈射器由三大主要部件構成，分別是線性同步電動機、盤式交流發電機和大功率數字循環變頻器。線性同步電動機是電磁彈射器的主體，它是20世紀80年代末期研究的電磁線圈炮的放大版。20世紀80年代，美國太空總署（NASA）桑地亞中心一直在進行電磁線圈炮的概念性研發工作，他們曾嘗試修建一個長700米、仰角30度、口徑500毫米、採用12級、每級3000個電磁線圈的巨炮，可以將2噸重的火箭加速到4000~5000米/秒，推送到200千米以上的高度。NASA預計使用這個系統發射小型衛星或者為未來興建大型近地空間站提供廉價的物資運送方式，其發射成本只有火箭的1/2000。在早期概念性研究階段，NASA發展了一系列解決瞬間能源的技術方案，這些都成為電磁彈射的技術基礎。美國EMALS中的線性同步電動機採用了單機驅動的方式，只是用一台直線電機直接驅動，和以前的雙氣缸蒸汽彈射並聯輸出不同。線性電動機長95.36米，末段有7.6米的減速緩沖區，整個彈射器長103米。彈射器中心的動子滑動組，由190塊環形的第三代超級稀土釹鐵硼永磁體構成，每一塊永磁體間有細密的鈦合金製造的承力骨架和散熱器管路，中心布置有強力散熱器。雖然滑組在工作中其本身只有電感渦流和磁渦流效益產生不多的熱量，但是其位置處於中心地帶，散熱條件不好，且永磁體對溫度敏感，高過一定溫度就會失效。滑組和定子線圈間保持均勻的6.35毫米間隙，相互間不發生摩擦，依靠滑車和滑車軌道之間的滑輪保持這個間隙不變。滑動組上因為沒有需要使用電的裝置，所以結構比較簡單，且無摩擦設備，需要檢修和維修的工作量極少。彈射中，每一塊定子磁體將只承受2.7千克/平方厘米的應力。由於滑動組採用了固定的高磁永磁體，所以定子被設計成電磁，形狀為馬鞍形，左右將滑動組包圍，上部有和標准蒸汽彈射器相同大小的35.6毫米的開縫。定子採用模塊化設計，共有298個模塊，分為左右兩組，每個模塊由寬640毫米、高686毫米、厚76毫米的片狀子模塊構成。一個模塊上有24個槽，每個槽用3相6線圈重疊繞制而成，這樣每一個模塊就有8個極，磁極距為80毫米。槽間採用高絕緣的G10材料製成，每個槽都用環氧樹脂澆鑄，將其粘接成一個無槽的整體模塊。通過數字化定位的霍爾元件，定子模塊感應滑車上的磁強度信號，當滑車接近時，模塊被充電，離開後斷開，這樣不需要對整個路徑上的線圈充電，可以大大節省能源。每一個模塊的阻抗很小，只有0.67毫歐，它的設計效率為70%，一次彈射中消耗在定子中的能量有13.3兆瓦，銅線圈的溫度會被迅速加熱到118.2℃，加之受環境溫度影響，這一溫度可能會高達155℃。這將超過滑車永磁體的極限推辭溫度，因此需要強製冷卻，目前的冷卻方案是定子模塊間採用鋁製冷卻板，板上有細小的不銹鋼冷卻管，可以在彈射器循環彈射的45秒重復時間內將線圈溫度從155℃降低到75℃。新設計的盤式交流發電機重約8.7噸，如果不算附加的安全殼體設備，其重量只有6.9噸。盤式交流發電機的轉子繞水平軸旋轉，重約5177千克，使用鎳鉻鐵的鑄件經熱處理而成，上面用鎳鎘鈦合金箍固定2對扇形軸心磁場的釹鐵硼永磁體。鎳鎘鈦合金箍具有很大的彈性預應力，可確保固定高速旋轉中的磁體。轉子旋轉速度為6400轉/分，一個轉子可存儲121兆焦的能量，儲能密度比蒸汽彈射器的儲氣罐高一倍多。一部彈射器由4台盤式交流發電機供電，安裝時一般採用成對布置，轉子反向旋轉，可減少因高速旋轉飛輪帶來的陀螺效應和單項扭矩。彈射一次僅使用每台發電機所儲備能量的22.5%，飛輪轉盤的轉動速度從6400轉/分下降到5200轉/分，能量消耗可以在彈射循環的45秒間歇中從主動力輸出中獲得補充。四蓄能發電機結構允許彈射器在其中一台發電機沒有工作的情況下正常使用。由於航母裝備4部彈射器，每兩部彈射器的動力組會安裝到一起，集中管理並允許其動力交聯，因而出現6台以上發動機故障而影響彈射的事故每300年才會重復一次。盤式交流發電機採用雙定子設計，分別處於盤的兩側，每一個定子由280個線圈繞組的放射性槽構成，槽間是支撐結構和液體冷卻板。採用雙定子結構，每台發電機的輸出電源是6相的，最大輸出電壓1700伏，峰值電流高達6400安，輸出的匹配載荷為8.16萬千瓦，輸出為2133～1735赫茲的變頻交流電。盤式儲能交流發電機的設計效率為89.3%，這已經通過縮比模型進行了驗證，也就是說每一次彈射將會有127千瓦的能量以熱量形式消耗掉。發電機定子線圈的電阻僅有8.6毫歐，這么大的功率會迅速將定子線圈加溫數網路，所以設計了定子強製冷卻。冷卻板布置在定子的外側，鑄鋁板上安裝不銹鋼管，內充WEG混和液，採用流量為151升/分的泵強制散熱。根據1/2模型測試可知，上述設計可以保證45秒循環內銅芯溫度穩定在84℃，冷卻板表面溫度61℃。真正最為關鍵、技術難度最大的部件是高功率循環變頻器。這個技術是電磁彈射器的真正技術瓶頸。EMALS現在正處於關鍵性部件工程驗證階段，循環變頻器僅僅是完成了計算機模擬，還沒有開始發展工程樣機。從設計上看，循環變頻器是通過串聯或者並聯多路橋式電路來獲得疊加和控制功率輸出的，它不使用開關和串聯電容器，省略了電流分享電抗器，實現了完全數字化管理的無電弧電能源變頻管理輸出。其每一相的輸出能力為0～1520伏，峰值電流6400安，可變化頻率為0～4.644赫茲。循環變頻器設計非常復雜，它不僅需要將4台交流發電機的24相輸入電能准確地將正確的相位輸入到正確的模塊埠，還必須准確的管理298個直線電機的電磁模塊，在滑塊組運行到來前0.35秒內讓電磁體充電，而在滑組經過後0.2秒之內停止送電並將電能輸送到下一個模塊。循環變頻器工作時間雖然不長，每次彈射僅需工作10～15秒，但熱耗散非常大，一組循環變頻器需要528千瓦的冷卻功率，冷卻劑是去離子水，流量高達1363升/分，注入溫度35℃的情況下可確保系統溫度低於84℃。目前，美國對這一核心部件的保密工作非常重視，除了基本原理外，幾乎沒有任何的模型結構、工程圖片披露。2003年，美國海軍和通用電氣公司簽訂合同，要求花費7年時間完成這一部件的實體工作。到目前為止，美國在海軍航母電磁彈射器上花費了28年的時間和32億美金的經費，預計將在2014年服役的CVN－78航母上正式使用這一設備。從設計和工程實現的關鍵性部件的性能來看，成功地按時間表投入使用的可能性非常大。目前的主要技術問題出在線形同步電機上，18米所必模型所顯示的效率僅為58%，而50米1/2模型顯示的效率僅有63.2%，這證明能量利用率還不足，功率也成倍增加，以目前的設計是不能完成散熱需求的。另外一個問題在於軍用系統的防火要求，永磁體對溫度比較敏感，存在退磁臨界溫度，一般在100～200℃之間，航母的火工品較多，火災事故並不罕見，如何保證磁體的磁強度不受大的影響還是一個很棘手的問題。電磁彈射器功率巨大，其磁場強度也非常可怕，現代戰斗機上復雜的電磁設備都非常敏感，容易受到干擾，因此需要特別加強電磁彈射系統的磁屏蔽工作。由於彈射器的磁體是開槽形的，和蒸汽彈射器的蒸汽泄露一樣會有很強的磁泄露，所以目前設計了復雜的磁封閉條，在離飛行甲板15厘米的高度就能將磁場強度降低到正常環境的水準。相關的電磁干擾和兼容性問題將在2012年進行專門的適應性試驗。美國預期電磁彈射器達到如下指標：起飛速度：28～103米/秒；最大牽引力和平均牽引力之比：1.07；最大彈射能量：122兆焦；最短起飛循環時間：45秒；重量：225噸；體積：425立方米；補充能源需求：6350千瓦。

⑹ 飛輪儲能系統

超導磁懸浮飛輪儲能的基本原理和發展現狀
詹三一,唐躍進,李敬東,程時傑,潘垣
普通的飛輪儲能由於機械軸承的摩擦 ,難以實現高效、長時間儲能。利用超導體可以實現低損耗磁懸浮飛輪儲能。文中在介紹飛輪儲能和超導磁懸浮軸承原理的基礎上 ,分析了超導磁懸浮飛輪儲能的基本特性和發展現狀 ,同時闡述了超導磁懸浮飛輪儲能的主要技術課題。
【作者單位】：華中科技大學超導電力科學技術研究與發展中心!武漢430074(詹三一;唐躍進;李敬東;程時傑);華中科技大學超導電力科學技術研究與發展(潘垣)
【關鍵詞】：超導磁懸浮軸承;飛輪儲能;邁斯納效應
【分類號】：TM917
【DOI】：cnki:ISSN:1000-1026.0.2001-16-016
【正文快照】：
0引言超導技術的進步為電能儲藏開辟了一條新的技術途徑。超導儲能裝置具有儲能密度大、效率高、響應快的優點 ,而且也可以以小型化、分散儲能的形式應用 ,正在受到人們越來越大的關注[1,2 ] 。超導儲能技術有超導磁儲能 [3 ]和磁懸浮飛輪儲能 [4 ]兩種 ,前者將電能以磁場的形式儲藏 ,後者將電能以機械能的形式儲藏。與超導磁儲能裝置相比較 ,超導磁懸浮飛輪儲能密度更高、泄漏磁場較小。而且 ,超導磁儲能的效率、單位容量成本與儲存能量大小密切相關 ,儲存能量太小則經濟效益較差。在這方面 ,超導磁懸浮飛輪儲能的效率、單位容量成本與儲…

http://www.cnki.com.cn/Article/CJFD2001-DLXT200116016.htm
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⑺ 飛輪怎麼儲能,工作原理是什麼

當機器轉速增高時，飛輪的動能增加，把能量貯蓄起來；當機器轉速降低時，飛輪動能減少，把能量釋放出來。飛輪可以用來減少機械運轉過程的速度波動。

⑻ 飛輪儲能是一種利用高速旋轉的飛輪存儲能量的技術。在儲

能階來段，通過電動機拖源動飛輪，使飛輪加速到一定的轉速，將電能轉化為動能；在能量釋放階段，飛輪減速帶動電動機作發電機運行，將動能轉化為電能。典型的飛輪儲能裝置，一般包括高速旋轉的飛輪、封閉殼體和軸承系統、電源轉換和控制系統等

⑼ 飛輪儲能的組成結構

飛輪儲抄能根據不同方式有很襲多應用，應用最廣泛的是直接儲存動能並應用動能，比如單沖程柴油機的飛輪。
目前尖端研究的方向是飛輪儲存功能並轉化為電能應用。
飛輪儲能裝置與超級電容，電池等儲能裝置比較，其能量密度最大，但是功率密度比介於二者之間。超級電容的能量密度最小，功率密度最大。電池的能量密度二者之間，功率密度最小。同時，飛輪是純物理儲能，穩定可靠，對使用環境（溫度，壓力等）的要求低。最後，他是三者中最昂貴的儲能方式。
根據這個比較，他比較適合於惡劣環境，價格不敏感，功率需求一般，同時輕量化儲能裝置的需要。
目前這種應用主要在太空飛行器上，比容國際空間站的飛輪電池，我國有儲能，陀螺定位二用飛輪。還有美國設計了飛輪儲能ups和應急供電車。