基于项目式金工实习钳工装配实践课程建设

以飞轮储能装置的钳工装配为研究对象,探讨了基于项目式金工实习的教学方法。通过项目式《金工实习》,学生可以全面参与飞轮储能装置的钳工装配过程,从设计、加工到调试,深入了解飞轮储能装置的结构和工作原理。通过实践操作,学生可以掌握钳工装配的基本技能和操作要领,培养了学生动手能力和实际操作能力。通过项目式金工实习,学生不仅提高了自身的技能水平,还对飞轮储能装置的钳工装配有了更深入的了解。这种实践性的学习方式有助于培养学生的实际操作能力和创新思维能力,提高学生的综合素质和就业竞争力。

飞轮储能装置在轨道交通中的应用研究

城市轨道交通中列车频繁启动制动,制动能量大,网压波动大,有些线路存在钢轨电位严重的问题。飞轮储能装置具有功率大、响应速度快、寿命长等特点,可以对再生制动能量在直流侧进行即收即用,节能效果好,能稳定网压波动。由于飞轮储能装置的接入可以实现多点回流、缩短电流回流路径,故对钢轨电位也有改善效果。文章分别就既有线路和新建线路,考虑牵引所空间限制、储能装置平均功率峰值、节能效果等因素,说明了飞轮储能装置的容量配置方法并针对实际案例进行容量配置说明。为使飞轮储能装置的控制策略灵活应对地铁线路的复杂工况,设置节能、稳压、网压支撑、钢轨电位治理、应急电源五种工作模式。通过飞轮储能装置在实际工程的应用案例验证了飞轮储能装置具有良好的稳压效果,平均节能率为11.36%~17.28%,全功率响应频次为31次/h,且经试验验证飞轮储能装置具有应急电源功能。

高功率储能器件的研究进展

由于技术原理不同,高功率储能器件在能量密度、功率特性和持续释能时间等方面差异较大,发展水平不一,所适用场景也不同。目前缺乏以单一技术特点为主线对典型高功率储能器件进行系统性梳理,使不同受用者对高功率储能器件有更加清晰的了解。本文概述了不同高功率储能器件的原理及适用场景,并从能量密度、功率密度、高功率特性等方面对各类高功率器件进行对比;重点以持续释能时间为轴线,对高功率储能器件水平现状进行分类论述,并对其未来发展方向进行总结讨论;最后,对高功率储能器件的发展作出展望。

储能技术及其在电力系统稳定控制中的应用(英文)

基于储能原理的稳定控制装置通过向电力系统提供系统不平衡有功和无功功率的补偿可以有效地提高交流输电系统的稳定性。详细分析了这类控制装置的工作原理,并建立了其数学模型。在此基础上,进行了特征值和时域仿真分析,以探讨其工作特性。作为应用实例,较详细介绍了两种基于不同储能原理的电力系统稳定控制装置,一种是基于超导磁储能原理的电力系统稳定控制装置;另一种是基于飞轮储能原理的电力系统稳定控制装置。基于超导磁储能原理的电力系统稳定控制装置由超导磁体、电力电子变换装置和相应的控制系统组成。文中研究了该装置向小扰动情况下的大型互联电力系统低频振荡提供阻尼和在大扰动情况下增强系统暂态稳定性的能力。此外,还介绍了作者研制的基于超导磁储能电力系统稳定控制装置的样机,并在实验室环境下进行了控制装置的特性试验。对于基于飞轮储能的电力系统稳定控制装置,介绍了控制装置的基本原理和系统构成,并用数字仿真的方法对其工作特性进行了分析,得到了满意的结果。

基于实践教学的立式飞轮储能装置设计应用

飞轮储能具有储能密度高、能量转换效率高、充放电速度快、环境适应力强、运行寿命长和易于检修维护的特点,是一种非常有前景的新型绿色能源。从工程实践角度出发,系统地设计了一款立式飞轮储能实践教学装置。基于目前已有的飞轮储能技术,从飞轮储能原理、系统搭建及机械系统进行了完整地设计,并完成了样机及实践产品的开发。同时,通过优化工程实践模块,将飞轮储能装置融入到了面向电机专业的定制版“金工实习”课程中。利用项目驱动式的新型教学模式,培养学生理论与实践结合的能力,从而提高学生的综合工程素养。

自抽真空飞轮储能装置的数值模拟与实验研究

针对盘式电机型飞轮储能装置的飞轮风损情况,采用自抽真空飞轮储能装置来减少飞轮风损,设计了飞轮储能装置的内置分子泵,再用计算流体动力学法模拟内置分子泵转子螺旋槽内的气体粘滞流、滑移流,分析其抽真空性能,最后进行自抽真空方式与普通外置真空系统对飞轮储能装置抽真空时间对比。结果表明:自抽真空飞轮储能装置的内置分子泵螺旋槽入口与出口总存在压力差,在12 000 r/min～60 000 r/min范围内抽真空性能较好,达到0.01 Pa所需时间仅为外置真空系统抽气时间的1/20左右,表明此装置抽气时间短并切实可行。

飞轮储能装置的充放电控制策略及仿真研究

飞轮储能作为适合大容量存储的一种形式,是解决能源瓶颈的重要方法之一,在能源领域有着广阔的应用前景。该文介绍了飞轮储能技术的储能原理和基本结构,基于双闭环控制策略设计了系统的充放电控制策略,并在Matlab/Simulink平台中搭建了整个系统的仿真模型,验证了系统充放电控制策略的有效性和系统的关键参数特性。

飞轮储能热管理研究现状分析

飞轮储能可广泛应用于不间断电源、可再生能源并网、电力调峰调频、轨道交通和航空航天等领域。在真空环境下,电机及电磁轴承的散热问题关系到飞轮储能系统是否能够安全运行,是飞轮储能技术发展中亟待解决的关键科学技术问题,针对飞轮储能系统热管理的研究具有重要意义。飞轮储能系统发热主要由电机和电磁轴承引起,电机发热主要来自定子铁心铁损、绕组铜损及转子涡流损耗,电磁轴承发热主要由铁损和铜损构成。转子涡流损耗的分析是准确预测飞轮储能系统发热的基础。电机定子冷却手段主要有风冷、水冷、油冷、热管冷却以及相变冷却等,电机转子冷却手段主要有填充惰性气体增强对流换热、轴孔内油冷、扩展表面强化辐射换热等。目前高速飞轮储能系统采用的轴承主要有电磁轴承和高温超导磁悬浮轴承,传统电磁轴承的主要冷却方式是水冷,高温超导磁悬浮轴承的主要冷却方式是填充低压氦气。系统转子散热是飞轮储能系统热管理的难点,在转子散热技术方案设计中,需要考虑冷却流体挥发、密封和腐蚀问题,以及高黏度冷却流体随转子转动过程中的发热和动能损失问题。转子散热可行的解决方案主要有填充低温惰性气体以强化转子对流换热、电机低损耗设计以消除高频激波以及真空油冷等。

地铁车辆采用飞轮技术节能研究

地铁车辆制动时产生的废热影响车辆运行品质与乘车环境。设计了具有储能、释能、能量保持3种工作模式的飞轮储能装置,将制动能量加以回收与利用。通过对储能装置的结构特点及车辆限界进行分析,确定以"高转速、小尺寸、大功率"的原则,设计了适合于地铁车辆的飞轮储能装置方案,对飞轮储能装置3种工作模式的程序控制进行了设计。建立了仿真模型,对系统的储能与释能这2种工作模式进行了仿真与分析。

飞轮储能装置在重要场所供电中的应用

飞轮储能设备在重要场所,可以被用于支撑大功率负载。应用时,需充分考虑供电系统的电能质量指标,电能质量可以系统地用各种指标描述。本文首先介绍了电能质量的国家标准,其次介绍了几类较常见的电压敏感类用电设备。最后介绍了一个案例,案例显示飞轮储能设备在重要场所带大功率敏感用电设备时,其输出稳定可靠。

基于飞轮储能的钻机节能减排技术应用研究

飞轮储能是一种适合钻机调峰、势能回收应用的大能量、高功率的先进储能技术;钻机起下钻脉冲功率特性测试提出的储能技术指标要求是:总功率1000kW,总能量36MJ。基于飞轮储能将势能回收利用配合调峰运行的新方案是:起钻过程中,利用回收空游车势能并经过飞轮储能后可提供3s的加速功率550kW;在拆卸钻杆时柴油机功率输入飞轮储能机组储存,提升钻杆时较长时间投放功率。下钻过程中,回收储存钻杆下放势能,用于提升空游车,富于的能量经飞轮储能机组发电供给钻机的电力系统,下钻过程中停运主柴油机。采用飞轮储能调峰运行后,钻机的动力机组可以采用天然气发动机,节能减排的空间和意义更大。

机载激光武器储能供电研究

激光武器作战时瞬时功耗500～700kW,目前机载供电很难直接满足需求,为了满足机载激光武器高功率输出的作战需求,在机载发电机和激光武器能量输入级之间需要进行高能储存。针对100kW激光输出功率,分析激光武器系统用电需求,通过供电方式及储能装置对比,提出以机载发电机、储能装置及激光器激励源组合供电思路,比较飞轮储能和电池/超级电容组合储能两种可实施方案,并利用超级电容器组作为储能装置开展了机载激光武器供电技术研究,验证了机载超级电容储能供电的可行性。

飞轮电池在离网型风力发电系统中的充电控制研究

针对目前风力发电系统中储能装置(化学电池)的不足,研究了飞轮电池的充电控制策略,并将其应用到离网型风力发电系统中,分析了飞轮电池的d-q模型。在飞轮电池充电控制过程中,把飞轮电池所用电机的定子电流进行d、q轴分解,通过控制id等于0,进而控制q轴电流即可控制飞轮电池的充电电流。搭建了飞轮电池充电控制系统的实验平台,进行了实验研究。实验结果表明了所用控制策略合理,能够满足系统要求。

飞轮储能电机定子灌封的设计与应用

基于飞轮储能电机功率密度高、需要真空环境运行等特点,为了保证定子的绝缘效果和结构强度以及利于定子的温升控制,决定对其采用灌封工艺处理。首先调研并选取了合适的灌封胶,然后根据实际工况设计了两种不同的定子灌封工装,还理清了从前期准备到开始灌封以及后处理等方面的各个关键点。现已多次在飞轮储能电机的定子灌封实践中得到了有效验证,对其他类型电机的灌封也有参考价值。

离心泵机组中惯性飞轮装置的设计

对于离心泵作为冷却系统中的供液泵,在突然断电导致原动机失去动力的情况下,需要离心泵可以延时运转一段时间,并继续保持有一定的冷却液体输出,而常规的离心泵由于叶轮惯性相对较小,一旦原动机失去动力,离心泵会在液体的阻力作用下迅速停止;通过在离心泵机组中增加惯性飞轮作为储能装置,在原动机断电时,储能装置为离心泵提供动力,以实现延时运转并保持一定的液体输出,确保被冷却设备在突然断电时可以得到延时冷却,从而保护设备,并增加整个系统的处理时间。