二次调节流量耦联系统功率匹配研究

根据二次调节技术的特点,提出了1种二次调节静液传动流量耦联系统,实现对制动动能和重物势能的能量回收与重新利用.介绍了该系统的基本组成、工作原理和特点.建立了用液压蓄能器子系统实现能量回收的二次调节流量耦联系统的数学模型,分析了该系统的功率匹配原理,并进行了试验研究.试验结果表明:该系统可以实现以系统消耗功率最小为目标的能量最优功率匹配以及以电动机性能最优为目标的电动机性能最优功率匹配.     

基于Hamilton能量理论的飞轮储能系统比率一致性控制

基于Hamilton能量理论,提出一种飞轮储能系统比率一致性控制方法。该方法通过对飞轮储能单元转速的调节,实现系统的比率一致性控制,达到飞轮储能系统（FESS）内部功率的合理分配。（a）建立飞轮储能单元端口受控Hamilton(PCH)系统模型,利用PCH系统反馈镇定原理,获得端口受控耗散Hamilton (PCH-D) 模型;(b)研究飞轮储能系统的比率一致性控制问题,应用Hamilton能量成型的控制策略实现飞轮储能单元的转速调节,确保所有飞轮储能单元可以按照同一比率进行能量的储存和释放,实现功率的合理分配;(c)通过仿真验证该控制策略的有效性。结果表明：在比率一致性控制下,所有的飞轮储能单元可以按照同一比例进行能量的储存和释放。     

高速复合材料飞轮的关键技术

飞轮作为机械能量储存的起源和应用较早，并在第一次工业革命期间获得了较大的发展，尤其在最近10年，飞轮技术的发展是突飞猛进，复合材料飞轮在许多方面有着广泛的应用，如飞轮储能系统中的飞轮转子，高速旋转机械中的转子等。主要结合飞轮储能系统中的应用，研究它在最大化储能前提下的材料，构造，制造方法，优化和安全等方面的问题。     

车用飞轮储能系统能量回收特性

通过分析飞轮储能系统的传动特性,研究能量回收过程中储能飞轮的动态响应过程,提出了一种新型电动式飞轮混合动力系统结构.揭示了配备飞轮储能系统的车辆制动过程中动力传递路线及能量流关系,并确定了飞轮储能装置的能量回收效能评价指标.在此基础上,通过搭建的台架系统完成了能量转换特性试验.试验结果表明:采用小功率的调速电机进行齿圈调速,可降低能量回收过程中传动系统的冲击度,提高储能飞轮能量回收率,净能量回收率趋于稳定值33%,为车用飞轮储能系统的开发提供理论依据.     

基于动态水力平衡的集中供热系统二次管网节能优化调节方法研究

针对二次管网各支路之间相互耦合、流量难以精确控制、输配系统各设备的动态调节容易造成水力失衡的情况,利用电网图论原理建立二次管网多元非线性水力工况模型,并利用实测数据建立二次管网输配系统能耗模型,以输配系统能耗最小为目标,以各支路动态水力平衡为主要约束条件,建立基于遗传算法的二次管网输配系统节能优化调节模型,用于在线优化二次管网输配系统各设备的运行参数。利用某高校集中供热系统二次管网进行建模和仿真。研究结果表明:动态调节方法相对变压差变流量调节方式可使输配系统运行能耗进一步降低约12.27%,为多执行机构二次管网水力平衡的动态优化调节提供参考。     

25 kWh/100 kW储能飞轮轴向磁轴承设计与分析

储能飞轮支承系统性能的稳定性是转子系统高速正常运行的前提。磁轴承作为支承系统的核心部件,其结构设计是系统稳定性的根本。针对25 k Wh/100 k W储能飞轮系统的特点,进行磁轴承设计时,用横截面为梯形的永磁环取代传统的矩形永磁环,得到一种新型的永磁磁轴承结构。采用磁路分析及有限元方法相结合的手段对该磁轴承结构进行了分析,并对这两种结构的磁轴承性能做了对比,结果表明该磁轴承的电磁磁路在工作气隙之外基本不经过永磁环本身,不产生附加径向力;该磁轴承具有效率高,电磁线圈损耗小,励磁线圈电流低,发热小,便于控制等特点,适用于大型储能飞轮支承系统。     

飞轮储能转子强度和模态有限元分析

高速飞轮储能系统需要解决的关键问题之一是飞轮高速运行过程中飞轮转子的强度、振动等问题.为了对比金属飞轮和碳纤维飞轮在材料方面的影响，基于ANSYS Workbench仿真平台，采用有限元方法对功率为75 kW、转速为28 000 r/min的飞轮储能内嵌式永磁电机转子进行静强度分析；并对转子进行模态分析，分析转子的主要振型，绘制Campbell图，计算临界转速，结果表明：所设计的两种材料的飞轮储能系统转子满足强度要求，其工作转速在安全范围内，与金属飞轮转子相比，碳纤维飞轮转子强度安全系数和转速安全裕量高，为飞轮储能系统转子设计和安全运行提供了理论依据.     

基于短期负载预测的并网风电储能系统的设计

为准确地预测电力系统的短期负荷,设计了基于短期负载预测的并网风电储能系统,该系统包含了飞轮储能电量监测器,可以监测到风电储能飞轮的储电量的变化,因此该系统可以根据风力功率波动相应地调整供电结构,减小风电功率波动对于电网供电稳定性和供电质量的影响,以增强风电功率的电网友好性。     

单轴储能及姿态控制系统建模与仿真研究

为了验证在同一轴上安装两个反向旋转飞轮能够同时完成能量存储与姿态控制问题,对一种由偏置动量轮构成的集成化单轴储能及姿态控制系统进行了理论分析及仿真研究。根据实验系统构成及其储、放能过程的特点,推导了系统的数学模型,给出了相应的控制算法,并以Matlab软件下的Simulink为平台,对系统在充、放电过程中气浮转台的角度调节过程和上下飞轮转速变化过程进行了仿真分析。仿真结果表明,利用两个反向旋转飞轮能够在控制转台角度的同时完成储、放能,证明了控制方案的有效性与可行性,为进一步研究储能及姿态控制系统提供了理论和设计依据。     

高储能密度飞轮结构设计方法

储能密度是复合材料飞轮结构设计的主要技术指标,为提高储能密度,必须选取比强度高的纤维复合材料并尽量提高飞轮的外缘线速度.该文探讨了考虑轴承、电机技术水平和可用材料等约束条件下的飞轮结构设计的一般方法,该方法应用于飞轮储能试验装置研制中,飞轮在试验中达到700 r/s, 外缘线速度达到660 m/s, 储能密度达到 35 Wh/kg.     

基于飞轮储能技术的新型UPS的研究

针对目前不间断电源(UPS)中化学电池的不足,设计并实现了基于飞轮储能技术的新型UPS系统,提出了高速飞轮充、放电方式的控制策略。飞轮储能单元代替传统的化学电池,具有免维护、寿命长、无污染的特点。充电方式下,通过飞轮转动稳定性的分析,进行了充电曲线的优化设计,针对高速、大惯量负载,采用智能复合控制方法,使飞轮转速很好地跟踪设定的优化充电曲线;放电方式下,根据电机升压斩波能量回馈原理,控制直流母线电压恒定,简化了UPS负载逆变器的控制策略。实验结果表明系统具有很好的动态特性,验证了控制策略的正确性和有效性。     

基于飞轮储能技术的柴油机钻机机械调峰系统研究

采用了一种新型的储能技术—飞轮储能,它可以在柴油机处于低负载运行状态时,将多余的能量通过飞轮储能装置存储起来,此时飞轮处于加速储能的过程;当检测到系统中有较大的冲击负载时,将存储的能量释放出来,通过调峰电机与柴油机并机驱动负载,达到平抑发动机的加载率,保证发动机在负载变化时能够平稳运行的目的,该状态飞轮处于减速放电的工作模式.本文对飞轮储能的原理以及基于飞轮储能的柴油机钻机的机械调峰技术进行深入研究,给出了调峰电机处于电动和发电状态的条件,设计了一种柴油机钻机的机械调峰系统.     

可再生能源分布式发电系统能量互补控制的研究

为了解决可再生能源分布式发电系统的稳定性问题,在系统中加入了储能设备,使总线电压得到了平滑.介绍了可再生能源分布式发电系统的能量互补控制原理,并建立了能源分布式发电系统的数学模型.采用直接转矩控制算法对系统的能量互补控制过程进行了仿真实验,在系统的风机模拟器和飞轮上的仿真与实验结果表明当直流总线电压低于300V时,飞轮转速迅速下降,飞轮释放能量,系统维持稳定;当直流总线电压高于300V时,飞轮转速上升,飞轮存储能量,系统维持稳定.     

集成圆柱弹簧弹性势能与转动动能的蓄能方法

利用圆柱螺旋弹簧作为蓄能主元件,提出了一种使压缩后的弹簧发生转动,实现弹簧弹性势能与其转动动能集成蓄能的方法,并初步构想了集成蓄能器模型.对各类常见弹簧材料的能量密度比进行对比计算,选取蓄能效果最优的材料并以其为基础,对一定参数范围内弹簧的转动动能和弹性势能的大小进行了匹配分析.对集成方法的蓄能值与对照参数飞轮的蓄能值进行了对比,表明提出的这种集成蓄能方法切实可行.     

飞轮储能系统研究综述

飞轮储能系统（FESS）又称飞轮电池或机电电池，由于它与化学电池相比所具有的巨大优势和未来市场的巨大潜力，引起了人们的密切关注。它结合了当今最新的磁悬浮技术、高速电机技术、电力电子技术和新材料技术，使得飞轮储存的能量有了质的飞跃，再加上真空技术的应用，使得各种损耗也非常小。针对该领域近年来的研究成果，对飞轮储能系统的几大关键部件进行了全面的论述。     

一种新型长冲程抽油机动能平衡系统的设计

介绍了一种新型长冲程抽油机动能平衡系统的工作原理,对其变直径卷筒的形状与参数进行了合理设计,可达到大幅度降低能耗的目的。将动能平衡原理应用于抽油机的平衡系统中,对其进行系统的运动学和动力学分析,通过建立以变直径卷筒和飞轮卷筒为等效构件的等效力学模型,推导出动能平衡系统中下冲程稳态运行阶段挠性件在变直径卷筒上缠绕时其中心的轨迹方程,提出了挠性件及变直径卷筒相关参数的设计方法、选择依据。研究表明,利用变直径卷筒的特殊外形轮廓来控制飞轮卷筒的旋转速度,解决了动能平衡系统中飞轮连续加速、储存能量的问题。     

飞轮电池控制技术与发展

随着飞轮电池成功地应用于电机稳定顺行和UPS,飞轮储能系统（FESS）得到了越来越多的国内外专家学者的关注与研究。作为一种典型的机电磁一体化产品,其研究涉及到机械、材料、电工、热工、计算机等多学科的交叉;而如今,在这些相关领域巨大的科技突破,使得飞轮电池具有更加强大的生命力。针对该领域近年来的发展现状,论述了FESS主要研究成果,着重分析了其控制方面的发展研究现状。     

考虑电储能设备碳排放的综合能源系统低碳经济运行

为了减少综合能源系统发电过程中产生的碳排放造成的环境污染,必须提升综合能源系统的经济效益.除各发电机组设备存在大量碳排放外,电储能设备的间接使用过程中也存在较大的碳排放,应当计量在系统碳排放中.研究基于含电气热冷负荷需求的综合能源系统,分析系统中各机组设备的碳排放量,并运用生命周期分析方法,分析系统中电储能设备产生的碳排放,在系统经济运行模型中考虑碳交易机制,通过改进的鲸鱼优化算法对模型进行求解.在保证系统负荷需求的前提下,对根据是否计及电储能设备碳排放情况下的综合能源系统各机组出力情况对比分析.结果表明,在低碳权重作用大时,计及电储能设备碳排放能够有效降低综合能源系统运行成本,同时减少碳排放总量.