飞轮储能热管理研究现状分析

作     者：陈磊 王亮 林曦鹏 陈海生 戴兴建 Chen Lei;Wang Liang;Lin Xipeng;Chen Haisheng;Dai Xingjian

作者机构：中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 清华大学北京100084 

基　　金：国家重点研发计划项目"MW级先进飞轮储能关键技术研究"(编号:2018YFB0905500) 中国科学院国际合作局"大规模储能技术研发与示范国际合作计划"项目(编号:182211KYSB20170029) 中国科学院仪器设备研制项目"大规模储热系统控制与检测装置研制"(编号:YJKYYQ20170005) 英国皇家学会牛顿高级学者项目Investigation on key fundamental scientific problemsof advanced compressed air energy storage system(编号:NA170093) 

出 版 物：《中外能源》 (Sino-Global Energy)

年 卷 期：2019年第24卷第2期

页      码：84-91页

摘      要：飞轮储能可广泛应用于不间断电源、可再生能源并网、电力调峰调频、轨道交通和航空航天等领域。在真空环境下,电机及电磁轴承的散热问题关系到飞轮储能系统是否能够安全运行,是飞轮储能技术发展中亟待解决的关键科学技术问题,针对飞轮储能系统热管理的研究具有重要意义。飞轮储能系统发热主要由电机和电磁轴承引起,电机发热主要来自定子铁心铁损、绕组铜损及转子涡流损耗,电磁轴承发热主要由铁损和铜损构成。转子涡流损耗的分析是准确预测飞轮储能系统发热的基础。电机定子冷却手段主要有风冷、水冷、油冷、热管冷却以及相变冷却等,电机转子冷却手段主要有填充惰性气体增强对流换热、轴孔内油冷、扩展表面强化辐射换热等。目前高速飞轮储能系统采用的轴承主要有电磁轴承和高温超导磁悬浮轴承,传统电磁轴承的主要冷却方式是水冷,高温超导磁悬浮轴承的主要冷却方式是填充低压氦气。系统转子散热是飞轮储能系统热管理的难点,在转子散热技术方案设计中,需要考虑冷却流体挥发、密封和腐蚀问题,以及高黏度冷却流体随转子转动过程中的发热和动能损失问题。转子散热可行的解决方案主要有填充低温惰性气体以强化转子对流换热、电机低损耗设计以消除高频激波以及真空油冷等。

主 题 词：飞轮储能 热管理 电机 电磁轴承 散热 强化换热 真空环境 

学科分类：080802[080802] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 080502[080502] 0805[工学-能源动力学] 

馆 藏 号：203459849...