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飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的儲(chǔ)能裝置。該系統(tǒng)采用物理方法進(jìn)行儲(chǔ)能，并通過(guò)電動(dòng)/發(fā)電互逆式雙向電機(jī)實(shí)現(xiàn)電能與高速運(yùn)轉(zhuǎn)飛輪的機(jī)械動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存。
一、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成
典型的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)由飛輪本體、軸承、電機(jī)/發(fā)電機(jī)、電力轉(zhuǎn)換器和真空室5個(gè)主要組件構(gòu)成。在實(shí)際應(yīng)用中，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有很多種。
軸承：軸承的性能直接影響飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的可靠性、效率和壽命。應(yīng)用的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)多采用磁懸浮系統(tǒng)，減少電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦，降低機(jī)械損耗，提高儲(chǔ)能效率。
電機(jī)/發(fā)電機(jī)：飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的機(jī)械動(dòng)能與電能之間的轉(zhuǎn)換是以電動(dòng)/發(fā)電機(jī)及其控制為核心實(shí)現(xiàn)的。電動(dòng)/發(fā)電機(jī)集成一個(gè)部件，在儲(chǔ)能時(shí)，作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，由外界電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)子加速旋轉(zhuǎn)至設(shè)定的某一轉(zhuǎn)速；在釋能時(shí)，電機(jī)又作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，向外輸出電能，此時(shí)飛輪轉(zhuǎn)速不斷下降。顯然，低損耗、高效率的電動(dòng)/發(fā)電機(jī)是能量高效傳遞的關(guān)鍵。
電力轉(zhuǎn)換器：電力轉(zhuǎn)換器是為了提高飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的靈活性和可控性，并將輸出電能通過(guò)調(diào)頻、整流或恒壓等變換為滿足負(fù)荷供電要求的電能。
真空室：真空室的主要作用是提供真空環(huán)境，降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)的風(fēng)阻損耗。
二、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的原理
在儲(chǔ)能時(shí)，外界電能通過(guò)電力轉(zhuǎn)換器變換后驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，電機(jī)帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)子加速旋轉(zhuǎn)，直至達(dá)到設(shè)定的某一轉(zhuǎn)速。在飛輪加速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，飛輪以動(dòng)能的形式把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，完成電能到機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)換的儲(chǔ)存能量過(guò)程，能量?jī)?chǔ)存在高速旋轉(zhuǎn)的飛輪體中。之后，飛輪以設(shè)定的那一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，直到接受到一個(gè)能量釋放的控制信號(hào)。
在釋能時(shí)，電機(jī)作為發(fā)電機(jī)使用，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪拖動(dòng)電機(jī)發(fā)電，經(jīng)電力轉(zhuǎn)換器輸出適用于負(fù)載的電流和電壓，完成機(jī)械動(dòng)能到電能轉(zhuǎn)換的釋放能量過(guò)程。在釋能的過(guò)程中，飛輪的轉(zhuǎn)速不斷的下降。整個(gè)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電能的輸入、儲(chǔ)存和輸出。
飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種具有廣闊應(yīng)用前景的機(jī)械儲(chǔ)能系統(tǒng)，具有儲(chǔ)能密度高、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣、效率高、長(zhǎng)壽命、無(wú)污染和維修花費(fèi)低等優(yōu)點(diǎn)。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)已被應(yīng)用于航空航天、UPS電源、交通運(yùn)輸、風(fēng)力發(fā)電、核工業(yè)等領(lǐng)域。隨著復(fù)合材料技術(shù)、磁支撐技術(shù)、動(dòng)發(fā)一體機(jī)技術(shù)和多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的關(guān)注也越來(lái)越多，相關(guān)的新技術(shù)也不斷出現(xiàn)。
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