MW级大储能量飞轮轴系结构力学及动力学研究

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。

关于多跳链路负载均衡的拓扑控制算法

拓扑结构是无线传感网络(WSN)的基础,通过对网络拓扑结构的控制,可使网络资源得到合理高效的利用.本文在经典邻近图算法的基础上,考虑到链路通信能耗最小化和均衡性的问题,提出一种新的基于本地信息的公平选择机制.通过分析多跳链路的结构特点,得出节点间相互选择的权值参数,并将节点的初始能量和剩余能量计入权值,使节点选择的数据链路传输节点是自己的逻辑邻节点.对比K-邻近图算法,实验结果显示,本文算法可使网络能量消耗更加均衡,能够延长网络生存周期.

基于储能飞轮的油井发电机功率补偿与节能应用

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。

飞轮储能在华中区域火电调频中的应用分析

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。

飞轮储能装置性能测试

“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。