磁轴承在飞轮储能中的应用研究

南京师范大学资产经营有限公司 张松

1 前言

能源问题是21世纪人类所面临的重大课题之一，在不断开发新能源的同时，为了更有效地利用现有的能源就需要发展先进节能技术和储能技术，需要储能环节来进行调节。飞轮储能是一种具有广泛应用前景的新型机械储能技术，相对于传统的储能方法如化学电池等，具有高功率，高效率,无污染，适用广，无噪声，长寿命，维护简单，可实现连续工作等优点[1-9]。

图1 飞轮储能系统工作原理图

2 飞轮储能的工作原理

飞轮储能作为一种新型储能技术，是以动能的形式把能量储存起来，从而完成电能到机械能转换的储能过程。飞轮储能由工频电网提供电能，经功率电子变换器，驱动电机带动飞轮高速旋转，图1是飞轮储能系统的工作原理图。在飞轮储能系统中，电机转子与飞轮固定连接在一起。电机通过维持一个恒定的转速存储动能。当需要给负载供电时，高速电机受到相应的释放能量的控制信号，此时电机作为发电机，经功率电子变换器输出适用于负载的电流与电压，从而完成机械能到电能转换的释放能量过程。由此，整个飞轮储能系统实现了电能的输入、储存和输出过程。

飞轮旋转时的动能E表示为：

式中， E—储存的能量， I—飞轮的转动惯量，ω—飞轮转动角速度。由此可见，为提高飞轮的储能量，有两个途径：一是增加飞轮转子转动惯量，二是提高飞轮转速。在固定的应用场合，可以通过增加飞轮转子转动惯量增加飞轮旋转时产生的动能；……