VYCON飞轮储能系统简介170806

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飞轮储能系统概述

飞轮储能系统概述1飞轮储能产品结构及工作原理飞轮储能技术是利用互逆式双向电机（电动/发电机）实现电能与高速旋转飞轮的机械能之间相互转换的一种储能技术。

飞轮储能系统除了飞轮转子以外，还必须拥有电磁悬浮轴承、高速永磁同步电动/发电机、电力电子整流逆变控制装置、真空室及真空维持系统等五大部分组成，用以保证储能飞轮转子系统在无摩擦、无磨损的环境中高效运转。

图1 飞轮储能装置结构示意图飞轮转子是飞轮储能系统的关键核心部件。

目前市场上较为常见的是钢制飞轮，采用碳纤维材料制造的飞轮转子比较少，主要原因是碳纤维飞轮设计存在比较大的技术难度，再加上国内目前技术开发能力主要是模仿、引进、消化国外技术，真正能做到自主研发的企业不多。

常见飞轮外形分为轮式、盘式或柱式等。

电磁悬浮轴承是飞轮转子系统的支承部件，这种支承方式的主要特点是无摩擦、无损耗、高效率。

可以显著降低飞轮储能过程中的自耗电能量损失。

电动/发电机是一种可逆高速永磁同步电机，即具有电动机和发电机双重功能。

当由外部电力接入时，电机可以拖动飞轮升速达到最大储能转速，到达这个转速即表示飞轮储能充电完成（充满了电）。

此时切断外部电源，电能已经转化成了机械能保持惯性高速旋转。

当外部有负载接入时，高速永磁同步电机在飞轮机械转矩的作用下对外发电。

电机的电动/发电状态是通过电力电子整流逆变控制装置来实现的。

真空室及真空维持系统主要作用是为飞轮提供真空环境以降低风阻损耗。

飞轮储能系统是将能量以高速旋转飞轮的转动动能的形式来存储起来的装置。

它有三种模式：充电模式、放电模式、保持模式。

充电模式即飞轮转子从外界吸收能量,使飞轮转速升高将能量以动能的形式存储起来，充电过程飞轮做加速运动，直到达到设定的转速；放电模式即飞轮转子将动能传递给发电机，发电机将动能转化为电能,再经过电力控制装置输出适合于用电设备的电流和电压，实现机械能到电能的转化，此时飞轮将做减速运动，飞轮转速将不断降低，直到达到设定的转速；保持模式即当飞轮转速达到预定值时既不再吸收能量也不向外输出能量，如果忽略自身的能量损耗其能量保持不变。

飞轮储能

所谓飞轮储能，是利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式储存起来。

需要能量时，飞轮减速运行，将存储的能量释放出来。

我们小时候玩过的回力玩具汽车就是飞轮储能的简单应用。

不过，现在对飞轮储能的要求是将其应用于更大规模的储能。

据戴兴建介绍，飞轮储能的技术优势是技术成熟度高、高功率密度、长寿命、环境特性友好。

目前，国外产品经过不断地更新和提高性能，寿命已经达到15年、10万次以上。

而化学电池一般只有几千次充放电的寿命，往往几年就需要更换。

戴兴建算了笔账：电池的运行需要空调作保证，因此需要额外的电费;两三年更换电池，又是一笔费用;同样容量的储能，飞轮储能的占地面积只有电池的1/3。

综合起来，两者在寿命期内的竞争成本差不多。

不过，飞轮储能的劣势也很明显：能量密度不够高、自放电率高，如停止充电，能量在几到几十个小时内就会自行耗尽。

Active Power公司的飞轮储能系统单位模块输出250千瓦，待机损耗为2.5千瓦，因此有些数据称其效率为99%。

“但这是有条件的。

”戴兴建说，“只有在迅速用掉的情况下才有这么高的效率。

如果自放电的话，效率大大降低。

”例如，几万转高速飞轮系统损耗在100瓦左右，1千瓦时的系统只能维持10小时的自放电。

因此，戴兴建指出，飞轮储能最适合高功率、短时间放电或频繁充放电的储能需求。

他认为，没有一种万能的储能技术能够满足所有的储能需求，飞轮储能根据其特点具体定位三块细分市场。

第一，高品质不间断电源。

有统计数据显示，美国95%以上的停电都由分秒级的电能质量差导致。

电压突变在电网中很常见，但在一些高精密度产品的生产车间，电压突变会造成精密仪器的损坏。

目前，国际市场上已经在用的基于飞轮储能的UPS有3000~4000套系统，以平均10万美元/台计算，现有市场已经达到3亿~4亿美元。

这还不包括巨大的潜在市场。

第二，港口、地铁等特殊场合的电制动能量再生。

熟悉F1的人对动能回收系统(KERS)应该不会陌生。

飞轮储能(整理)

飞轮储能一.飞轮储能原理飞轮储能是通过电动/发电互逆式双向电机，电能与高速运转飞轮的机械动能之间的相互转换与储存，并通过调频、整流、恒压与不同类型的负载接口。

典型的飞轮储能系统由飞轮本体、轴承、电动/发电机、电力转换器和真空室5个主要组件构成。

在实际应用中，飞轮储能系统的结构有很多种。

图1是一种飞轮与电机合为一个整体的飞轮储能系统。

充电时，电动/发电机通过转换器接外电源作电动机运行,把飞轮转子快速加速到非常高的转速,于是电能转化为动能储存起来。

放电时,电动/发电机作发电机运行,通过电子转换器向负载输出电能,转子转速下降,动能转化为电能。

二.飞轮储能的关键技术飞轮电池的原理简单，主要结构和运行方法已经基本明确，但要实现起来却并不容易,要突破的关键技术有：(1)飞轮转子的设计：转子动力学，强度和密度的优化；(2)磁轴承和真空设计：低功耗，动力设计，高转速，长寿命；(3)功率电子电路：高效率，高可靠性，低功耗电动\发电机；(4)安全及保护特性：不可预期动量传递，防止转子爆炸可能性，安全轻型保护壳设计；(5)机械备份轴承：磁轴承失效时支撑转子。

飞轮储能方法一直未能得到广泛的应用，其原因主要有三个：1.飞轮本身的能耗主要来自轴承摩擦和空气阻力。

人们曾通过改变轴承结构，如变滑动轴承为滚动轴承、液体动压轴承、气体动压轴承等来减小轴承摩擦力，通过抽真空的办法来减小空气阻力，轴承摩擦系数已小到0.001。

即使如此飞轮所储的能量在一天之内仍有25％被损失，仍不能满足高效储能的要求。

2. 常规的飞轮是由钢（或铸铁）制成的，储能有限。

例如，欲使一个发电力为100万千瓦的电厂均衡发电，储能轮需用钢材150万吨！3. 要完成电能机械能的转换，还需要一套复杂的电力电子装置。

三.飞轮储能技术的进展近年来，飞轮储能技术取得突破性进展是基于下述三项技术的飞速发展：一是高能永磁及高温超导技术的出现；二是高强纤维复合材料的问世；三是电力电子技术的飞速发展。

飞轮储能

飞轮储能陈树雨机械09—4班飞轮储能技术是一种新兴的电能存储技术，它与超导储能技术、燃料电池技术等一样，都是近年来出现的有很大发展前景的储能技术。

虽然目前化学电池储能技术已经发展得非常成熟，但是，化学电池储能技术存在着诸如充放电次数的限制、对环境的污染严重以及对工作温度要求高等问题。

这样就使新兴的储能技术越来越受到人们的重视。

尤其是飞轮储能技术，已经开始越来越广泛地应用于国内外的许多行业中。

飞轮储能装置主要包括3个核心部分：飞轮、电机和电力电子装置。

它最基本的工作原理就是，将外界输入的电能通过电动机转化为飞轮转动的动能储存起来，当外界需要电能的时候，又通过发电机将飞轮的动能转化为电能，输出到外部负载，要求空闲运转时候损耗非常小。

事实上，为了减少空闲运转时的损耗，提高飞轮的转速和飞轮储能装置的效率，飞轮储能装置轴承的设计一般都使用非接触式的磁悬浮轴承技术，而且将电机和飞轮都密封在一个真空容器内?减少风阻。

通常发电机和电动机使用一台电机来实现，通过轴承直接和飞轮连接在一起。

这样，在实际常用的飞轮储能装置中，主要包括以下部件：飞轮、轴、轴承、电机、真空容器和电力电子装置。

当外设通过电力电子装置给电机供电时，电机就作为电动机使用，它的作用是给飞轮加速，储存能量；当负载需要电能时，飞轮给电机施加转矩，电机又作为发电机使用，通过电力电子装置给外设供电；当飞轮空闲运转时，整个装置就可以以最小损耗运行。

这样利用电机的四象限运行原理，使发电机和电动机共用一台电机的方法，不但可以提高效率，还可以减少整个储能装置的尺寸，使储能密度大大提高。

在整个飞轮储能装置中，飞轮无疑是其中的核心部件，它直接决定了整个装置的储能多少，它储存的能量E由式（1）决定。

E=jω2 (1) 式中：j为飞轮的转动惯量，与飞轮的形状和重量有关；ω为飞轮转动的角速度。

电力电子装置通常是由FET或IGBT组成的双向逆变器，它们决定了飞轮储能装置能量输入输出量的大小，而与储能装置外接负载的性质无关。

飞轮储能技术特点

飞轮储能技术特点
飞轮储能系统由高速飞轮、轴承支撑系统、电动机、发电机、功率变换器、电子控制系统和真空泵、紧急备用轴承等附加设备组成。

谷值负荷时，飞轮储能系统由工频电网提供电能，带动飞轮高速旋转，以动能的形式储存能量，完成电能到机械能的转换；出现峰值负荷时，高速旋转的飞轮作为原动机拖动电机发电，经功率变换器输出电流和电压，完成机械能到电能的转换。

与其他形式的储能技术相比，飞轮储能具有使用寿命长、储能密度高、不受充放电次数限制、安装维护方便、对环境危害小等优点。

飞轮储能功率密度大于 5 kW/kg，能量密度超过20Wh/kg，效率在90%以上，循环使用寿命长达20年，工作温区为40℃~50℃，无噪声，无污染，维护简单，可连续工作，积木式组合后可以实现兆瓦级，输出持续时间较长，主要用于不间断电源（UPS）、应急电源（EPS）、电网调峰和频率控制。

目前，国外已有公司和研究机构尝试将飞轮储能引入风力发电。

其中，德国琵乐公司（Piller）的飞轮储能具备在15秒内提供 1.65兆瓦电力的能力；美国Beacon power公司（BCON）的20兆瓦飞轮储能系统
已在纽约州史蒂芬镇开建，用来配合当地风场，建成后可以满足纽约州10%的储能需要。

不过，飞轮储能还具有很大的局限性。

对于电网来说，可根据时间长短将储能分为三大块：时间最长的是能源管理，包括抽水储能电站、压缩空气储能和蓄电池。

时间稍短的是过渡能源，通常靠蓄电池解决。

然而，时间最短的则是超级电容和飞轮。

飞轮储能技术及产业发展概况

飞轮储能技术及产业发展概况作者：墨柯来源：《新材料产业》 2013年第7期飞轮储能（F l y w h e e l E n e r g yStorage）是将能量以动能的形式储存在高速旋转的飞轮中，它主要由高强度合金和复合材料的飞轮转子、高速轴承、电动/发电机、电力转换器和真空安全罩（真空室）组成，如图1所示。

其基本原理是由电能驱动飞轮高速旋转，将电能转变为飞轮动能进行储存。

当需要电能时，飞轮减速，电动机作发电机运行，将飞轮动能转换成电能，飞轮的加速和减速实现了充电和放电，因此也被称为飞轮电池。

飞轮储能的理论其实早在100多年前就有人提出，但直到20世纪90年代，由于技术上的不断突破，飞轮储能才开始进入到商业化应用阶段。

主要的技术突破包括3个方面：一是高强度碳素纤维复合材料（抗拉强度高达8.27G P a）的出现，大大增加了单位质量中的动能储量。

二是磁悬浮技术和高温超导技术的研究进展迅速，利用磁悬浮和真空技术，使飞轮转子的摩擦损耗和风损耗都降到了最低限度。

三是电力电子技术的新进展，如电动/发电机及电力转换技术的突破，为飞轮储存的动能与电能之间的交换提供了先进的手段。

一、飞轮储能系统简介在飞轮储能系统中，飞轮本体是最核心的部件，作用是力求提高转子的极限角速度，减轻转子质量，最大限度地增加飞轮储能系统的储能量，目前多采用碳素纤维材料制作。

轴承系统的性能直接影响飞轮储能系统的可靠性、效率和寿命。

目前多应用于永磁轴承、电磁轴承、超导悬浮轴承等非接触式的磁轴承或其他低摩擦功耗轴承支承飞轮，并采用机械保护轴承。

非接触式的磁轴承可以减少电机转子旋转时的摩擦，降低机械损耗，飞轮的转速可以达到很高（高达200 000r/min），提高储能效率。

电动/发电机一般为直流永磁无刷同步电动/发电互逆式双向电机。

飞轮储能系统的机械能与电能之间的转换是以电动/发电机及其控制为核心实现的，电动/发电机集成一个部件，在储能时，作为电动机运行，由外界电能驱动电动机，带动飞轮转子加速旋转至设定的某一转速；在释能时，电机又作为发电机运行，向外输出电能，此时飞轮转速不断下降。

飞轮物理储能系统分析及应用

飞轮物理储能系统分析及应用随着人们生活质量在不断提高，对于电力的需求在不断加大，随着储能技术日趋成熟和成本快速下降，中国储能产业快速发展，逐步从研发示范向商业化阶段过渡，但整体来看储能产业还处于发展初期阶段，仍存在发展前景不明晰、技术标准不完善、商业模式和市场机制不清晰等问题。

从发展规模、技术经济性、产业链等方面总结中国储能发展现状，基于“源-网-荷-储”协调规划理论，从宏观层面展望新能源大规模发展形势下中长期储能发展前景，研究储能在电力系统中的合理运行方式、与新能源消纳关系等重要问题;从微观层面对储能在电源侧、电网侧和用户侧等场景的应用关键问题及发展对策进行分析，并提出相关建议，为推动中国储能产业健康发展提供参考。

标签：飞轮储能系统;交流侧储能;直流侧储能;储能前景分析1、引言通过对相关一系列储能技术进行分析和研究，就能对我国电力系统在实际运行过程中的状况进行全面的了解。

通过运用新能源，能科学有效的处理能源大规模缺乏这一问题。

在对系统自身稳定性进行加强的基础上，还能对其全面性给予保证，进一步提高功率在波动过程中的指令，加强电能质量，对出现的问题进行科学处理。

现阶段无论是储能系统的前期规划，还是中期进行推动的过程，都能加强经济性，对资源配置进行不断优化的基础上，还能保证不同场合的储能系统都能得到科学有效的运用。

2、飞轮物理储能系统简介飞轮储能系统是一种机电能量转换的储能装置，突破了化学电池的局限，用物理的方式实现储能，通过电动机/发电机互逆式双向电机，实现电能与高速旋转的飞轮的机械动能之间的相互转换与存储，并通过电力电子设备实现与不同系统之间的接入与控制。

当充电时，采用电动机工作模式，电能通过电力转换器变换后驱动电机运行，电动机带动飞轮加速旋转，将电能转变为机械能存储，完成充电过程;当放电时，采用发电机工作模式，利用发电机将飞轮高速旋转的动能转变为电能，经电力转换器输出适用于负载的电流与电压，完成放电过程。

VYCON飞轮储能系统简介170806

Vycon VDC XXT
最大额定功率: 500kW 最大能源存储率: 6,000kW 秒 @ 400kW 功率密度: 80kW / ft2 输出效率: 99.6% @ 最大功率
2006年推出
2015年二季度推出
2017年三季度推出
Vycon飞轮技术提供了行业领先的高可靠性、高效、低成本的能量存储系统
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CONFIDENTIAL
Vycon飞轮储能产品 – Vycon VDC
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飞轮模块—系统核心构建，可实现20年免维护图像用户界面—提供系统状态监测、系统功能设定等功能核心控制单元—监控能量输出请求并控制包括飞轮充电、放电在内的子系统磁力轴承控制单元—通过五轴磁悬浮系统控制飞轮的位置双向能量转换器—直流系统与由飞轮产生的交流变频电压之间的转化接口真空泵—排空飞轮内的空气，以减少风阻损失，从而提高电气效率
2016年7月11日第50届范堡罗国际航展展出的福特级航母的电磁弹射系统模型
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CONFIDENTIAL
轨道交通行业应用概况
Cost of Energy 地铁运营能源成本
地铁运营成本 100%
电力成本 15-20%
牵引电力成本 65-75%
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CONFIDENTIAL
地铁列车的制动能量目前多采用制动电阻消耗制动或将减速过程中的能量转化为热能而浪费，，而且会产生大量废热，使地铁隧道和车站内的温度升高。
飞轮系统应用场景-舰载设备
舰载相控阵雷达、垂直发射、电磁弹射等装备短时用电量大，可利用飞轮系统作为能量存储介质，保障装备使用时舰船整体的能源供应稳定。美国福特级航母电磁弹射的供电系统由电动机、飞轮储能装置和大功率发电机组成。其卧式飞轮储能装置储存的能量可以达到140兆焦以上，充电功率可达4兆瓦。

VYCON 飞轮储能系统

Vycon飞轮最多使用的客户是美国医疗单位
相对于使用蓄电池的主要优点低使用成本 25年寿命高效率(99.4%) 很小的占地面积低维护
绿色技术高可靠性高可用性高功率密度简单的安装无需更换轴承
蓄电池
优点：
• 易懂的性能 • 优秀的动态响应 • 5分钟至超过1小时的后备时间 • 初期采购成本低缺点 • VRLA蓄电池的使用寿命有限 • 湿式蓄电池的成本高 • 很大的占地面积和地板负荷 • 使用精密空调 • 温度和循环寿命的问题 • 15-20年设备使用期间必须跟换3-4次

高速全钢飞轮单元
永磁电动机-发电机
直立式：最佳效率磁轴承：悬浮支持转动元件；无摩擦，轴承终生免维修，免更换
转子
定子：高效率永磁电动机,放电不发热；可连续充放电
UPS
后备发电机
关键负载
DC 母线自动切换开关 ATS +
市电 208 – 600V AC 仸何断电或晃电情形，由飞轮先放电。如此可以保护电池免于因为晃电放电造成电池寿命的缩短。
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+ + + VYCON 飞轮储能单元
-
蓄电池
UPS 飞轮和电池共同配置 (电池保护功能)
Gen
多台 / 并联配置
转轴中心：使用航天高强度特殊钢4640 制造
机体：内部真空以保持高效率
VYCON 市场和应用
关键电源/电源质量能量回收智能电网/能源再生
UPS 电源
牵引电源
风电
移动电源船厂移动式起重机
智能电网储能
典型的UPS系统运用
长时间备用电源
油机 AC
自动切换开关

飞轮储能的原理图解和应用实例

飞轮储能的原理图解和应用实例原理图解飞轮储能是一种机械储能系统，利用高速旋转的飞轮将机械能转化为储能。

下面是飞轮储能的原理图解：1.主要组成部分–飞轮：主要由轴承支撑和外壳组成，高速旋转的飞轮是储能的关键组件。

–马达或发动机：通过转动飞轮来为其注入能量，使飞轮高速旋转。

–驱动系统：用于将马达或发动机的动力传递给飞轮，使其高速旋转。

–电能转换系统：用于将飞轮的机械能转化为电能进行储存和利用。

2.原理与工作过程–工作过程：1.马达或发动机向飞轮注入能量，使飞轮高速旋转。

2.飞轮旋转过程中，会积累大量的机械能。

3.当需要释放储能时，飞轮通过电能转换系统将机械能转化为电能，并将其储存起来。

4.被储存的电能可以在需要时，再次转化为机械能供给外部设备使用。

3.优点–高效能储能：飞轮储能系统的能量转换效率较高，能够高效地储存和释放能量。

–高功率输出：由于飞轮的高速旋转，储能系统能够以较高的功率输出能量。

–长寿命：飞轮由高强度材料制成，具有较长的使用寿命。

–快速响应：由于飞轮的高速旋转，系统能够快速响应并释放储存的能量。

4.应用领域–能源储备：飞轮储能系统可用于储存可再生能源（如风能、太阳能等）产生的多余电能，以供不时之需。

–交通运输：飞轮储能系统可用于汽车、公交车等交通工具中，提供额外的动力支持，提高能源利用效率。

–电网稳定：飞轮储能系统可用于电网中，作为储能装置，平衡电网负荷波动，提高电网稳定性。

–航空航天：飞轮储能系统可用于航天器中，提供瞬时高功率以满足航天器的特定需求。

–重要设备备用电源：飞轮储能系统可用作备用电源，提供电能以确保关键设备的正常运行。

应用实例飞轮储能的应用实例多种多样，以下是几个典型的实例：1.风能储备系统–在风能发电系统中，飞轮储能系统可用于储存风能发电机组产生的多余电能。

–当风能发电量较大时，飞轮通过马达将多余电能转化为机械能，并存储在飞轮中。

–当风能发电量不足时，飞轮通过电能转换系统将储存的机械能转化为电能进行供电。

飞轮储能技术研究报告

飞轮储能技术研究报告1飞轮储能技术原理简介飞轮储能的概念起源于20世纪70年代，但囿于当时的技术水平，该技术并没有得到实际应用；直到20世纪90年代，随着碳纤维材料的广泛应用和磁轴承技术的发展，飞轮电池被美国科学家研发成功。

它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能，实现电能和机械能的相互转化，工作过程中不会造成任何污染。

飞轮储能(Flywheel Energy Storage)属于一种物理储能的方式，通过电力电子设备驱动飞轮进行高速旋转，利用飞轮高速旋转时所具备的动能进行能量存储，通过电动/发电一体化双向高效电机配合真空中的飞轮实现电能和动能的双向转换，如图1所示。

图1飞轮储能系统的工作原理飞轮储能系统主要由高强度合金或复合材料做成的飞轮转子、高速轴承、电动/发电机、电力转换器、真空安全罩等部分组成，如图2所示。

图2 飞轮储能系统的本体结构飞轮储能设施充放电的具体实现方式为：（1）当飞轮存储能量时，电动/发电一体化双向高效电机实现电动机运行状态，将电能转换为飞轮转子的动能，飞轮转速升高实现能量的存储；（2）当飞轮释放能量时，电动/发电一体化双向高效电机实现发电机运行状态，将高速旋转的飞轮转子动能转换为电能，飞轮转速下降实现能量的释放。

飞轮所存储的能量计算公式为：221ωJ E =，其中J 为飞轮的转动惯量，ω为飞轮旋转的角速度。

从上述公式中可以看到，飞轮存储的能量值与飞轮转速的平方，以及飞轮的转动惯量成正比。

飞轮的转动惯量取决于飞轮的质量分布和半径，在飞轮体积和质量分布一定的情况下通过提高飞轮的转速可以更为显著地提高飞轮存储的能量值。

飞轮储能系统的控制策略原理如图3所示：图3 飞轮储能系统的控制策略从图3可以看到，飞轮储能系统共有三种工作状态，分别为充电、维持和放电，可根据系统电压的高低自动响应充放电动作。

当系统电压抬高，电压值U>U2+a 时，飞轮储能系统处于充电状态，吸收外部电能进行存储，充电的功率随系统电压的升高而增大；当系统电压降低，电压值U <U2-a 时，飞轮储能系统处于放电状态，向外部释放电能，放电的功率随系统电压的降低而增大；当系统电压值在空载电压附近波动时，为飞轮的旋转维持区域[U2-a, U2+a]，飞轮执行维持转速指令，处于不充电、不放电的空转状态。

飞轮储能技术

飞轮储能技术研究汽车08-2班张吉泉0707130226摘要：介绍了飞轮储能技术的基本原理和应用•飞轮储能技术作为一种新型能源储备方式，具有大储能、高功率、无污染、适用广、维护简单、可实现连续工作等优点越来越为世界各国所重视，成为研究热点。

关键词：飞轮储能；电力；复合材料；飞轮电池引言：近年来•世界各地屡屡发生大面积停电等重人电力事故•美国、加拿人、英国、瑞典、意人利等都遭遇了地铁瘫痪、民航、铁路运输中断等事故•经济损失达上千亿美元•大面积停电和严重缺电能够迅速波及整个网络•其损失和造成的影响都是难以估量的•采取一些有效的措施把用电低谷时多余的电能储存起来•在用电高峰时释放出来缓解用电压力是各国都在积极考虑的问题•现在己采取的储能技术有机械储能（飞轮、抽水、弹簧、压缩空气等）、热能蓄能（显热、潜热、蒸发、融解、升华等卜电磁蓄能（电容器、超导等）和化学蓄能（蓄电池、合成燃料、浓度差发电、物理化学能量等）•其中发展最快、规模最大的是抽水蓄能•其次是压缩空气蓄能•排在第二位的就是飞轮蓄能•飞轮蓄能装置可配置在城市和用电中心附近的变电所•用来调峰调频•它的规模己达几十和几百MW 级•特别是由于高温超导磁力轴承的开发和应用•将加速飞轮储能技术的发展•与其他形式的储能方式相比较•飞轮储能具有大容量、高效率、无限循环寿命、零排放、无污染和装置对环境无要求等优点1飞轮储能原理飞轮储能系统主要包括3个部分：⑴转子系统;（2）支撑转子的轴承系统；（3）转换能量和功率的电动/发电机系统•另外还有一些支持系统，如真空、深冷、外壳和控制系统•基木结构如图1所示•图1飞轮储能结构示意图1 .1飞轮转子飞轮转子是飞轮储能系统的一个重要的组成部分.储存在飞轮内的动能E用下式表示为轮所用材料强度的限制•其转动角速度有一个上限•超过此上限•飞轮将会因离心力而发生破坏•因此•储能计算公式则可表示为' 式中e为飞轮单位重量的储能能。

飞轮储能系统及简述

飞轮储能系统及简述飞轮储能系统及简述在电网的调频调峰方面，飞轮储能电站与核电站，火电站等其他类型的电站相比，在爬升能力，调峰调频比率等方面有着一定的优势。

1研究意义储能技术应用于电力系统，可以改变电能生产、输送与消费必须同步完成的传统模式。

目前，我国正在规划与大力发展坚强智能电网，全面覆盖发-输-变-配-用-调的六大环节与信息平台的建设。

储能技术将是未来智能电网的重要组成部分，涉及其建设的各个主要环节。

发展储能技术重要意义包括削峰填谷、调节节约能源、提高电力电网系统效率、保证电力电网系统安全等方面。

同时采用储能技术可以弥补新能源发电的随机性、波动性，并实现新能源发电的平滑输出，使大规模风电及太阳能发电更安全更可靠地并入常规电网。

储能技术也可以解决电动汽车充电的随机性、波动性问题，有效调节电动汽车充电引起的电网电压、频率及相位的变化，为新能源汽车的大规模推广提供基础。

随着智能电网、分布式供电等新技术的推广应用，储能的作用进一步突现出来。

大规模储能技术的发展和应用将对新能源乃至整个电力系统带来革命性的影响。

2飞轮储能的原理飞轮储能是利用高速旋转的飞轮将电能以动能形式储存起来。

典型的飞轮储能系统的基本结构如图1所示,主要由五部分组成：飞轮转子、支撑轴承、高速电机、双向变流器、真空室。

为了减少空闲运转时的损耗，提高飞轮的转速和飞轮储能装置的效率，飞轮储能装置轴承的设计一般都使用非接触式的磁悬浮轴承技术，而且将电机和飞轮都密封在一个真空容器内以减少风阻。

通常发电机和电动机使用一台电机来实现，通过轴承直接和飞轮连接在一起。

图1飞轮储能系统的基本结构其工作原理为：系统储能时，高速电机作为电动机运行，由工频电网提供的电能经变频器驱动电机加速，电机拖动飞轮加速储能，能量以动能形式储存在旋转的飞轮体中。

当飞轮达到设定的最大转速后，系统处于能量保持状态，直到接收到一个释放能量的控制信号，系统释放能量，高速旋转的飞轮利用其惯性作用拖动电机减速发电，经变流器输出适用于电网要求的电能，完成动能到电能的转换。

飞轮电池储能技术简介

飞轮电池储能技术简介
当人们关注的眼光只集中在锂电池身上时，依循物理储能原理的飞轮电池开辟了另外一条新的思路。

飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。

众所周知。

当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。

飞轮电池正是以其动能转换成电能的。

高技术型的飞轮用于储存电能，就很像标准电池。

飞轮电池中有一个电机，充电时该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其功能；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能（动能）到电能的转换。

当飞轮电池输出电的时，飞轮转速逐渐下降，飞轮电池的飞轮是在真空环境下运转的，转速极高达每分钟200000转，使用的轴承为非接触式磁轴承。

据称，飞轮电池比能呈可达150W·h/kg，比功率达5000-10000W/kg，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶500万公里。

作为一种新兴的电能存储技术，飞轮储能技术与超导储能技术、燃料电池技术等一样，都是近年来出现的有很大发展前景的储能技术。

这样就使新兴的储能技术越来越受到人们的重视。

尤其是飞轮储能技术，已经开始越来越广泛地应用于国内外的许多行业中。

飞轮储能及电磁轴承概述

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汇报人：陈方亮
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0 1 飞轮储能系统概述
飞轮储能系统（FESS）通常包括：飞轮、电机、轴承、密封壳体、电力控制器和监控仪表等6 个部分。
飞轮储能以数毫秒内快速响应、持续放电时间为分秒级，因此比较适合功率应用场景，比如不间断供电过渡电源、调频、电能质量调控等。
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0 1 飞轮储能系统概述
飞轮是储能元件，需要高速旋转，主要利用材料的比强度性能；飞轮的强度直接决定了飞轮储能系统的能量密度
主动磁悬浮轴承
无传感器
涡流式
有传感器
电容式
被动磁悬浮轴承
永磁超导
光电式
混合磁悬浮轴承
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0 2 电磁轴承技术简介
磁悬浮轴承是一种利用磁场力将转子无机械摩擦地悬浮在空中的一种高性能轴承。由于磁悬浮轴承具有无摩擦、无磨损、无需润滑和密封、成本低、损耗少及寿命长等优点，无论是在高速运动场合还是低速洁净场合都有广阔的应用前景。
飞轮储.09.15
0 1 飞轮储能系统概述
电能存储按容量可分为长时大能量、短时高功率两种,高品质电能供给、过渡电源、能源管理对储能时间尺度分别为秒分、分时和数小时，其示意图如图。
飞轮储能具有效率高（达90%）、瞬时功率大（单台兆瓦级）、响应速度快（数毫秒）、使用寿命长（10 万次循环和15 年以上）、环境影响小等诸多优点，是目前最有发展前途的短时大功率储能技术之一。
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0 1 飞轮储能系统概述
在飞轮储能系统中, 机械能与电能之间相互转换是依靠集成的电动/发电机来实现的, 所以电动/发电机性能的好坏直接影响着飞轮储能系统的效率。
永磁电机以其效率高、能量密度大、维护方便、可在宽转速范围内高效率运行等特点在飞轮储能系统中得到了广泛的应用。

飞轮储能

飞轮储能1飞轮储能的工作原理和基本结构1.1飞轮储能的工作原理飞轮储能系统是一种机电能量转换的储能装置。

该系统采用物理方法进行储能，并通过电动/发电互逆式双向电机实现电能与高速运转飞轮的机械动能之间的相互转换和储存。

在储能时，外界电能通过电力转换器变换后驱动电机运行，电机带动飞轮转子加速旋转，直至达到设定的某一转速。

在飞轮加速旋转的过程中，飞轮以动能的形式把能量储存起来，完成电能到机械动能转换的储存能量过程，能量储存在高速旋转的飞轮体中。

之后，飞轮以设定的那一转速旋转，直到接受到一个能量释放的控制信号。

释能时，电机作为发电机使用，高速旋转的飞轮拖动电机发电，经电力转换器输出适用于负载的电流和电压，完成机械动能到电能转换的释放能量过程。

在释能的过程中，飞轮的转速不断的下降。

整个飞轮储能系统实现了电能的输入、储存和输出。

作为电能存储的手段之一，它与其它形式的储能方式相比，优缺点列于下表。

储能技术的比较环境控制无显著一些一些无无一些可用性正在开发，少量已用现在现在，地理限制现在，地理限制正在开发正在开发现在1.2飞轮储能的基本结构典型的飞轮储能系统由飞轮本体、轴承、电机/发电机、电力转换器和真空室5个主要组件构成。

在实际应用中，飞轮储能系统的结构有很多种。

图1所示是一种飞轮与电机合为一个整体的飞轮储能系统结构示意图。

飞轮本体是飞轮储能系统的核心部件，作用是力求提高转子的极限角速度，减轻转子重量，最大限度地增加飞轮储能系统的储能量。

目前多采用碳素纤维材料制作。

轴承的性能直接影响飞轮储能系统的可靠性、效率和寿命。

目前应用的飞轮储能系统多采用磁悬浮系统，减少电机转子旋转时的摩擦，降低机械损耗，提高储能效率。

飞轮储能系统的机械动能与电能之间的转换是以电动/发电机及其控制为核心实现的。

电动/发电机集成一个部件，在储能时，作为电动机运行，由外界电能驱动电动机，带动飞轮转子加速旋转至设定的某一转速；在释能时，电机又作为发电机运行，向外输出电能，此时飞轮转速不断下降。