[發明專利]一種基于氣磁液浮筒懸浮的百兆瓦級的重型飛輪儲能系統

無效

• 申請號: 201210576243.0
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103066741A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 成志東
• 申請（專利權）人: 成志東
• 主分類號: H02K7/02
• 分類號: H02K7/02;F16C32/06;F16C32/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚志強

技術領域

本發明涉及一種儲能系統，特別是一種重型飛輪儲能系統。?

背景技術

風電、太陽能等波動性很強的新能源的大規模消納與平滑并網，一直是個很棘手的問題，嚴重制約了風電、太陽能等新能源的健康發展。?

要想及時地大規模消納波動性很強的新能源，有兩個要點：一是要建設“經濟的、大規模的儲能系統”，平滑并網，同時，作為能源的中轉站，暫時地儲存電能；二是要大力提高特高壓遠程輸電的輸電容量，及時地把電能輸送走。?

提高輸電容量的一個方法是采用柔性直流輸電技術，柔性直流輸電技術可以解決新能源并網的一部分問題，但是，其換流站結構復雜、大容量應用的損耗比較大，而且，它對于大規模（千兆瓦、百兆瓦級）的儲能仍是無能為力。?

大規模的儲能方式，目前主要有：抽水蓄能電站、壓縮空氣儲能。然而，抽水蓄能電站，存在著選址不易、建設周期過長、經濟效益不明顯、裝機容量有限、抽水蓄能電站程消納線損大等等問題；壓縮空氣儲能，需要密封良好的洞穴，我國的地理條件又不具備；而且，壓縮空氣儲能，對燃氣輪機技術有很高的要求，這方面也是我國目前技?術的短板。?

其他的儲能方式，如：超導儲能、常規飛輪儲能、蓄電池儲能，都有儲能規模不夠大等問題。?

蓄電池儲能是利用化學的方式進行儲能，將電能儲藏在蓄電池內，但蓄電池儲能的大規模地應用，面臨著技術、成本等諸多方面的瓶頸。?

飛輪儲能是指利用電動機帶動飛輪旋轉，將電能轉化成動能儲存起來，在需要的時候再用飛輪帶動發電機發電的儲能方式；而超導磁懸浮儲能是在飛輪儲能的基礎上采用超導磁懸浮技術降低儲能系統的損耗。飛輪儲能包括有轉子系統（如飛輪）、軸承系統（如飛輪轉軸）和能量轉換系統（如電動機和發電機），其具有技術成熟度高、高功率密度、長壽命、充放電次數無限以及無污染等特性，同時建造的條件要求低，能適用于大部分的電站進行儲能。傳統的飛輪儲能系統采用重量較輕的飛輪（不足一噸），利用飛輪高速旋轉儲蓄能量，以下為一個模擬現有飛輪儲能系統的轉動動能和儲能功率的計算：?

圓環的轉動動能的計算公式為：?

E=12Jω2]]>

其中，E為：轉動動能，國際單位為：焦耳；?

J為：轉動慣量；?

圓環的轉動慣量：J=M(R2+a24);]]>

ω為角頻率，國際單位為：弧度/秒；?

舉例：?

設：（德國產的）傳統飛輪的質量為0.17噸（170公斤），傳統飛輪的半徑R=0.5米，飛輪為圓盤結構，（采用國際標準單位：質量為千克，長度為米，角頻率為弧度/秒，動能為焦耳，功率為瓦）。?

分別計算傳統飛輪處于不同轉速下的轉動動能、儲能功率，?

如下，則有：?

（1）當轉速為：500轉/秒，也即30000轉/分的時候，計算結果如下：?

轉速為：500轉/秒，?

即：角頻率ω=2π×500/秒=3.14×10³弧度/秒?

則，

儲能功率P=100×10⁶焦耳/秒=100×10⁶瓦=100兆瓦?

（2）當轉速為：1600轉/秒，也即10萬轉/分的時候，計算結果如下：?

轉速為：1600轉/秒，?

即：角頻率ω=2π×1600/秒=1.0×10⁴弧度/秒?

則，

儲能功率P=1000×10⁶焦耳/秒=1000×10⁶瓦=1000兆瓦?