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[導讀]   飛輪儲能的工作原理   飛輪儲能系統(tǒng)是一種機電能量轉換的儲能裝置,突破了化學電池的局限,用物理方法實現(xiàn)儲能。通過電動/發(fā)電互逆式雙向電機,電能與高速運轉飛輪的機械動能之間的相互轉換與

  飛輪儲能的工作原理

  飛輪儲能系統(tǒng)是一種機電能量轉換的儲能裝置,突破了化學電池的局限,用物理方法實現(xiàn)儲能。通過電動/發(fā)電互逆式雙向電機,電能與高速運轉飛輪的機械動能之間的相互轉換與儲存,并通過調(diào)頻、整流、恒壓與不同類型的負載接口。

  在儲能時,電能通過電力轉換器變換后驅動電機運行,電機帶動飛輪加速轉動,飛輪以動能的形式把能量儲存起來,完成電能到機械能轉換的儲存能量過程,能量儲存在高速旋轉的飛輪體中;之后,電機維持一個恒定的轉速,直到接收到一個能量釋放的控制信號;釋能時,高速旋轉的飛輪拖動電機發(fā)電,經(jīng)電力轉換器輸出適用于負載的電流與電壓,完成機械能到電能轉換的釋放能量過程。整個飛輪儲能系統(tǒng)實現(xiàn)了電能的輸入、儲存和輸出過程。

  飛輪儲能有哪些特性

  飛輪蓄能利用電動機帶動飛輪高速旋轉,將電能轉化成機械能儲存起來,在需要時飛輪帶動發(fā)電機發(fā)電。飛輪系統(tǒng)運行于真空度較高的環(huán)境中,其特點是沒有摩擦損耗、風阻小、壽命長、對環(huán)境沒有影響,幾乎不需要維護,適用于電網(wǎng)調(diào)頻和電能質量保障。飛輪蓄能的缺點是能量密度比較低。保證系統(tǒng)安全性方面的費用很高,在小型場合還無法體現(xiàn)其優(yōu)勢,目前主要應用于為蓄電池系統(tǒng)作補充。

  飛輪儲能系統(tǒng)(FESS)與其它儲能方式相比具有能量密度大、效率高、瞬時功率大、響應速度快、使用壽命長、安裝地點不受地理環(huán)境限制等諸多優(yōu)點,是目前有發(fā)展前途的儲能技術之一,并且有著非常廣闊的應用前景。

  飛輪儲能的應用

  1、免蓄電池磁懸浮飛輪儲能UPS

  (1)在市電輸入正常,或者在市電輸入偏低或偏高(一定范圍內(nèi))的情況下,UPS通過其內(nèi)部的有源動態(tài)濾波器對市電進行穩(wěn)壓和濾波,保證向負載設備提供高品質的電力保障,同時對飛輪儲能裝置進行充電,UPS利用內(nèi)置的飛輪儲能裝置儲存能量。

 ?。?)在市電輸入質量無法滿足UPS正常運行要求,或者在市電輸入中斷的情況下,UPS將儲存在飛輪儲能裝置里的機械能轉化為電能,繼續(xù)向負載設備提供高品質并且不間斷的電力保障。

  (3)在UPS內(nèi)部出現(xiàn)問題影響工作的情況下,UPS通過其內(nèi)部的靜態(tài)開關切換到旁路模式,由市電直接向負載設備提供不問斷的電力保障。

  (4)在市電輸入恢復供電,或者在市電輸入質量恢復到滿足UPS正常運行要求的情況下,則立即切換到市電通過UPS供電的模式,繼續(xù)向負載設備提供高品質并且不間斷的電力保障,并且繼續(xù)對飛輪儲能裝置進行充電。

  2、電動汽車電池

  目前隨著環(huán)境保護意識的提高以及全球能源的供需矛盾,開發(fā)節(jié)能及采用替代能源的環(huán)保型汽車,以減少對環(huán)境的污染,是當今世界汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要趨勢。汽車制造行業(yè)紛紛把目光轉向電動汽車的研制。能找到儲能密度大、充電時間短、價格適宜的新型電池,是電動汽車能否擁有更大的機動性并與汽油車一爭高下的關鍵,而飛輪電池具有清潔、高效、充放電迅捷、不污染環(huán)境等特點而受到汽車行業(yè)的廣泛重視。預計21世紀飛輪電池將會是電動汽車行業(yè)的研究熱點。

  3、不間斷電源

  不間斷電源由于能確保不間斷供電和保證供電質量而在通訊樞紐、國防指揮中心、工業(yè)生產(chǎn)控制中心等地方得到廣泛使用目前不問斷電源由整流器、逆變器、靜態(tài)開關和蓄電池組等組成。但目前蓄電池通常都存在對工作溫度、工作濕度、輸入電壓、以及放電深度等條件要求.同時蓄電池也不允許頻繁的關閉和開啟。而飛輪具有大儲能量、高儲能密度、充電快捷、充放電次數(shù)無限等優(yōu)點,因此在不間斷電源系統(tǒng)領域有良好的應用前景。

  4、風力發(fā)電系統(tǒng)不間斷供電

  風力發(fā)電由于風速不穩(wěn)定,給風力發(fā)電用戶在使用上帶來了困難。傳統(tǒng)的做法是安裝柴油發(fā)電機,但由于柴油機本身的特殊要求,在啟動后30分鐘內(nèi)才能停止。而風力常常間斷數(shù)秒,數(shù)分鐘。不僅柴油機組頻繁啟動,影響使用壽命;而且風機重啟動后柴油機同時作用,會造成電能過剩??紤]到飛輪儲能的能量大。充電快捷,因此,國外不少科研機構已將儲能飛輪引入風力發(fā)電系統(tǒng)。美國將飛輪引入風力發(fā)電系統(tǒng),實現(xiàn)全程調(diào)峰,飛輪機組的發(fā)電功率為300KW,大容量儲能飛輪的儲能為277KW每小時。

  5、大功率脈沖放電電源

  為了避免運載火箭只能使用一次的巨大浪費和減少大氣污染,美國正在研究一種磁懸浮直線電動機托架(又名太空電梯)來發(fā)射航天飛機,這需要功率巨大、但放電時間非常短促的電源,所以專門減少一個容量巨大的店里系統(tǒng)提供能量,顯然是不合理的。而采用飛輪儲能系統(tǒng),可以實現(xiàn)這一點。

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