一种飞轮储能系统用被动磁轴承组设计与分析

介绍了一种用于飞轮储能系统的磁轴承组,该磁轴承组由永磁轴承(PMB)和超导磁轴承(SMB)组成。基于Halbach阵列的永磁轴承设计了一种具有Nd-Fe-B磁环和后轭的PMB的新结构,并与现有结构进行了比较。利用有限元法(FEM)比较2种不同的PMB配置,在2个SMB拓扑的零场冷却(ZFC)和现场冷却(FC)过程中测量径向力和轴向力。对测量结果进行了研究分析,结果表明:轴向磁环充磁的新型拓扑结构的悬浮力大、径向恢复力高,尤其适合飞轮储能样机,因此所提出的新结构对飞轮储能系统用磁轴承新结构的设计提出具有重要指导意义。     

飞轮储能系统用电动/发电机的研究

飞轮储能电机是飞轮储能系统能量转换的核心,关系着飞轮储能系统的可靠、高效运行。正确选择飞轮储能电机对提高飞轮储能系统的性能具有非常重要的意义。在简单介绍了飞轮储能系统的基础上,对异步电机、开关磁阻电机和无刷直流电机的工作原理和研究现状进行了详细分析,并比较了各自在飞轮储能系统中的优缺点,最后,对飞轮储能电机技术的发展进行了展望。     

飞轮储能的仿真系统研究

飞轮储能在很多能源相关领域有着广阔的应用前景。基于飞轮储能技术的基本原理及飞轮储能系统的主体结构,以Simulink为平台搭建了飞轮储能的仿真系统,包含充电模型和放电模型两部分,各自由电机本体、转速计算、磁极位置检测及位置控制等模块组成,其中转速计算模块是区分两个模型的所在。基于所搭建的仿真平台,对充放电过程进行了仿真,并对占空比、转动惯量与摩擦系数对储能系统的影响进行了仿真分析。     

飞轮储能用高速永磁同步电机设计

根据飞轮储能系统的运行要求,完成了一台高速永磁同步电机的电磁设计.首先分析了高速运行的永磁电机的设计原则,然后介绍其电磁设计方法,并给出所设计电机的技术指标要求和电磁设计方案,最后制造了一台样机,通过实验对所设计的电机进行验证.     

非并网风力发电系统飞轮储能控制策略

大规模非并网风力发电避开了风电并网的技术难题。针对大规模非并网风力发电系统,提出一种飞轮储能系统辅助的风力发电方案,研究了飞轮储能系统对于非并网风力发电系统直流母线电压和输出功率的控制方法,建立了相应的Simulink仿真模型,用模拟实际风速对飞轮储能系统平稳非并网风力发电系统输出功率进行了仿真。结果表明,在飞轮储能系统的辅助下,非并网风力发电机组可以按要求输出功率曲线以满足负荷需求,并在直流母线发生故障时,飞轮储能系统加速输出所储存的能量以稳定整个风力发电机组-飞轮储能系统输出功率。     

高速飞轮储能系统的研究与实现

飞轮储能系统利用飞轮加减速旋转来实现电能与机械能的相互转换,是一种新兴的电能存储技术。研制了用于电力系统的高速飞轮储能系统,该系统主要包括储存能量的飞轮、支撑飞轮的轴承、进行机电能量转换的高速永磁电机和与电网进行能量交换的双向变流器。研究了高速飞轮储能系统整体控制策略、电网侧变流器的控制,高性能LCL滤波器的设计,高速永磁同步电机的弱磁控制。进行了高速飞轮储能系统加速储能试验和减速释能试验,分析了试验测试结果。     

基于比率一致性算法的飞轮储能矩阵系统分布式双层控制

针对用于配合风电场的飞轮矩阵储能系统,提出了一种分层的分布式控制策略。上层控制基于比例一致性算法用于对各个飞轮储能单元进行能量分配,下层依赖飞轮单元的本地控制器对转速进行调节。整个系统不需要中央控制器。每个飞轮储能单元仅利用通信网络交换自身和其邻居单元的信息,就可完成飞轮矩阵系统内部的功率分配任务。理论分析证明了所提出的一致性算法的有效性,仿真实验验证了该算法在飞轮矩阵系统中应用的可行性。     

飞轮储能辅助火电一次调频技术与应用

大规模新能源并网造成电网频率波动增大,使得火电机组调频任务繁重、动作频繁,加剧了机组老化,飞轮储能辅助火电机组调频能提升机组的调频性能。论述了飞轮储能辅助机组一次调频原理,分析了飞轮储能的出力特性,结合世界最大容量飞轮储能,提出了飞轮储能满功率辅助机组一次调频的控制策略,并应用于我国第一套飞轮储能辅助火电机组一次调频的调试中,验证了控制策略有效性。现场测试结果表明,飞轮储能辅助火电机组一次调频性能良好,采取所提一次调频策略后该机组一次调频动作合格率提升21.26%,一次调频积分电量贡献指数提升3.45倍。飞轮储能辅助火电机组一次调频模式对解决此类问题具有一定指导意义。     

飞轮并联运行于放电模式时的控制策略

作为一种新型储能方式,大功率高储能量的飞轮储能系统成本高昂,在机车牵引、电力调峰等领域还难以得到广泛应用.多台飞轮储能装置组成飞轮矩阵,并联连接于同一直流母线的拓扑是解决方案之一.对多台飞轮并联运行于放电模式的控制策略进行了研究,提出一种以飞轮可释放能量为比例分配各台飞轮储能装置输出功率的控制策略.同时,飞轮储能装置输出功率极限定义的引入保证了飞轮储能装置并联运行时的安全性.三台飞轮并联运行放电的仿真结果证明了提出的控制策略的可行性.     

飞轮储能工程应用现状

飞轮储能是一种研究价值高、应用前景广阔的新型储能技术,具有大储能、高效率、无污染、适用广、无噪声、长寿命、维护简单及可实现连续工作等优点,已受到科技界和企业界的密切关注,成为国际能源界研究的热点之一。对飞轮储能的原理、工作模式和五大关键技术(包括飞轮转子、轴承支承系统、能量转换环节、电动/发电机与真空室)进行了较全面的阐述。以飞轮储能三方面典型应用为例,介绍了国外飞轮储能的工程应用实例,并对国内各研究机构的研究成果进行了简单介绍,最后,对飞轮储能的未来研究趋势进行了总结与展望。     

蒸发冷却通风降温系统在空冷配电间中的地区适用性分析

为了判断蒸发冷却通风降温系统在各地区空冷配电间的适用性,用夏季通风室外计算参数计算室外空气经过直接蒸发冷却、间接-直接两级复合蒸发冷却、间接蒸发冷却-机械制冷通风降温系统的出风温度,提出适用性分析的方法和步骤,并根据空冷配电间的设计要求选择适合该地区的蒸发冷却通风降温方案,并对各方案进行负荷计算和能耗分析。适用直接蒸发冷却、间接-直接两级复合蒸发冷却通风降温系统地区机组的能效比范围分别为4.3~13.1、5.1~6.4;间接蒸发冷却-机械制冷通风降温地区系统中间接段制冷量占总制冷量的26.3%~48%。研究结果对全国各地区空冷配电间蒸发冷却通风降温系统的选择与设计提供借鉴。     

适应电动汽车发展的配电网规划体系

电动汽车是清洁能源替代传统能源的革命性技术,已在全球范围引起持续关注。在电动汽车快速发展的背景下,分析了电动汽车的用电行为及发展路线。通过对电动汽车负荷接入配电网的影响分析,总结了配电网规划所面临的挑战,进而提出适应电动汽车发展的配电网规划体系,为指导大规模电动汽车负荷接入条件下配电网的规划设计工作指明了研究方向和重点。     

一种新型建筑设备监控系统的研究与开发

提出了一种新型建筑设备监控系统,对其控制系统组成、控制装置原理及监控功能作了详细的介绍,并进行了恒压供水控制试验和空调控制试验。试验结果验证了建筑设备监控系统控制的可实施性和可靠性,显示了系统在设计、施工及节能等方面的优势。     

城市地下道路照明设计

阐述了城市地下道路的照明设计原则、程序、内容及要点,按规范的要求对道路照明照度(或亮度)计算进行了归纳,总结了照明的供配电系统与控制,并介绍了地下道路照明和节能的评价指标,以期为类似城市地下道路照明工程提供参考。     

双馈风力发电机与储能装置协调控制策略

传统的双馈风力发电机（doubly fed wind power generator, DFIG）采用定子定向磁链控制技术,没有考虑到风速波动性、风机非线性以及满足控制鲁棒性等特点。在此基础上提出了基于哈密尔顿函数的DFIG-ESS（energy storage system）协调控制策略,推导了李亚普洛夫意义下的控制器的参数稳定域,证明了控制器满足稳定性的条件。设计和构建了基于MSP430单片机的DFIG-ESS的控制试验系统,在随机风条件下进行控制效果试验,取得了良好的控制效果,为双馈风力发电机的非线性鲁棒控制器的硬件平台设计奠定了基础。     

钒液流电池应用电力系统的若干特性实验分析

文章介绍了全钒液流电池作为电力系统直流应用及规模储能所具备的主要特点,叙述了5kW、10kW电池堆成组整体充放的电压电流特性,并结合规模储能,对试验结果进行分析,阐述了钒电池应用于电力系统的优缺点及相关特性。     

基于蓄电池的大容量储能系统设计

设计了一个基于蓄电池的大容量储能系统,并通过仿真进行了可行性分析。同时,还进行了核电站抗（超）设计基准工况设计、火灾风险分析和消防设计,使该系统达到了核安全要求。最后概率安全评价（PSA）计算结果显示,如果增设该系统,可降低反应堆堆芯融化概率27.3%,显著提高了核电站的安全性。     

跨操作系统的能量管理系统报表子系统设计

提出了一种跨操作系统平台的能量管理系统（energy management system,EMS）报表子系统的设计。系统的模块化设计采用基于分层的实现方式,分为应用层、系统层和数据层。系统的编程实现采用了跨操作系统平台的Qt类库,利用同一套源代码分别在Unix和Windows操作系统下进行编译,生成具体操作系统下的可执行程序。在源代码层面上实现了跨操作系统平台,方便了程序代码的管理和维护。     

无线网络中基于能量有效性的吞吐量跨层控制协议

针对无线网络中ARQ协议的传输能耗,建立了每比特有效数据的等效能耗数学模型和设定了以链路最低能耗为能量有效性的优化目标。并依据传输能耗的研究结论将数据链路层的子包传输机制与物理层的自适应调制编码技术（AMC）相结合,提出了一种基于能量有效性的吞吐量跨层控制协议。该协议以最大化系统吞吐量为目的,并实现了AMC和子包机制的能量有效性控制。仿真结果显示该协议可以使系统吞吐量的性能达到整体最佳和使数据传输能耗达到能量有效性的目标。     

计及配电网经济性与可靠性的电池储能系统优化配置

经济性和可靠性是储能系统优化配置过程中必须考虑的2项指标,但往往不能同时达到最优。为协调二者之间的矛盾,建立了同时考虑经济性和可靠性的多目标电池储能系统优化配置模型。首先针对目前含储能元件系统,可靠性评估方法复杂、计算速度慢的现状,提出了一种含储能系统及分布式电源（distribution generation,DG）的配电网可靠性简化计算方法,量化储能配置后对配电网可靠性提高所做的贡献,得到持续供电时间增量及持续供电电量增量2个指标。然后,以配电系统的年净收益最大、配电系统故障时储能系统持续供电时间与供电电量最大为目标,建立了电池储能系统多目标优化配置模型,并采用改进的强度帕累托算法求解该多目标优化模型的帕累托前沿。最后对IEEE-33节点配电系统进行仿真计算,验证了所建模型的可行性及有效性。