永磁材料功成日,飞轮储能冒尖时!

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近年,储能赛道火热,其中,锂离子电池、钠离子电池、飞轮储能、压缩空气储能等新型储能技术,正以前所未有的速度更新迭代。

飞轮储能是机械储能的一种,具有长寿命、绿色环保的优势,近年颇受市场青睐。

飞轮储能的工作原理是,飞轮受电能等能量驱动旋转,并将电能转化为机械能进行存储,需要时,又将飞轮旋转存储的机械能转换为电能等形式释放出来。

结构方面,飞轮储能系统一般由五大部分组成,包括储能轮体、电机、外壳、电力电子系统和伺服系统。

储能轮体决定飞轮储能能储存的能量多少,常见的有两类。

首先是合金钢制成的低速轮体,转速一般小于10000r/min,优点是成本较低、制造简单,缺点是质量大、安装地点要求高。

其次是碳纤维制成的高速轮体,转速一般大于10000r/min,优点是质量轻,缺点是成本较高、制造难度大。

电机是飞轮储能实现电能—机械能转换的关键。适用于飞轮储能的电机需要具备四个特点。

第一,要求电机在电动机工况和发电机工况下均能运行,可实现电能和机械能的双向转换;

第二,为保证飞轮储能系统的长时运行和能量转换效率,电机的空载损耗率、转换效率也有较高要求;

第三,飞轮储能系统正常工作时,转速范围较大,电机需要满足调速范围广、调速方式简单可靠的要求;

第四,要求电机的能量密度要达到一定程度,要能保证输出较大转矩和较大功率。

目前,业界认为,随着永磁材料的发展,永磁电机具有较大潜力。

飞轮外壳一般包括真空室、轴承系统和散热系统等,主要作用是保证飞轮安全运行。

真空室可以保证电力驱动飞轮轮体旋转,高转速下不受风阻影响;散热系统一般采用风冷和空调制冷等方式,主要是为了避免永磁体退磁,保证系统稳定性;轴承系统包括被动磁轴承和主动磁轴承两种。

电力电子系统负责对电机旋转、充放电等进行调控,是飞轮储能的“大脑”。

伺服系统由润滑系统、监测系统、真空系统等组成,负责监控飞轮运行时各项参数,一旦参数出现异常,它就会提前报警。

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