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kWh/百kW级快速充放电混合磁悬浮高速飞轮储能系统中的基础科学和关键技术问题
结题报告
批准号:
51477155
项目类别:
面上项目
资助金额:
95.0 万元
负责人:
祝长生
依托单位:
学科分类:
E0707.电能存储与应用
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
邱建琪、马钧华、陈亮亮、于洁、吕云腾、韩汇文、伍昌、孙晶晶
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中文摘要
高速飞轮储能具有储能密度大、效率高、响应快、功率等级宽、工作方式灵活、可靠性高、环境友好等显著特点,在能量回收、电力系统调峰、可再生能源利用、国防等领域有着重要的应用前景。本项目以储能为几个kWh(1-5kWh)、一体化电动/发电机功率为百kW(75-250kW)、最大工作转速为3.5万rpm的混合磁悬浮高速飞轮储能系统为对象,以工程中快速充放电(几十秒)应用为背景,通过对高速飞轮储能系统中低损耗的混合磁轴承、高效高速大功率永磁电动/发电机、高效大功率双向能量变换器等关键部件,以及高速大功率永磁电动/发电机与双向能量变换器间的场-路耦合和飞轮转子-混合磁轴承-电动/发电机间的机-电耦合等子系统开展深入系统的理论和实验研究,解决kWh/百kW级快速充放电混合磁悬浮高速飞轮储能系统中的基础科学和关键技术问题,为高速飞轮储能系统的工程应用提供技术支撑。
英文摘要
The hybrid-magnetic suspended high-speed flywheel energy storage system, characterized by high energy density, high energy efficiency, fast response, wide power range, easy use, high reliability and long lifetime, and environment green, can be widely applied in many fields such as energy recovery of transpiration, electrical power system, renewable energy resource, and specified equipments. The object of this project is focused on key components and sub-systems in the fast charging/discharging hybrid-magnetic suspended high-speed flywheel energy system with a energy storage of 1-5kWh, a integrated motor/generator power of 100kW class(75-250kW), maximum rotating speed of 35000 rpm and periodic of charging/discharging about several dozen seconds(kWh/100kW class in short). After thoroughly theoretical and experimental investigations on the key components, such as high-efficiency large load-capacity hybrid magnetic bearing combined active magnetic bearing with permanent magnetic/superconducting bearings, 100kW class high-efficiency high-speed stator-permanent magnet hybrid excited integrated motor/generator, 100kW class high-efficiency bi-directional power converter, and the key sub-systems, such as the high-speed stator-permanent magnet hybrid excited integrated motor/generator with the bi-directional power converter, flywheel-hybrid magnetic bearing-integrated motor/generator rotor system, the basic scientific and key technological problems in the key components and the sub-systems of the kWh/100kW class fast charging/discharging hybrid-magnetic suspended high-speed flywheel energy storage system are solved, and the basic design methods, analysis models and control strategies of the kWh/100kW class hybrid-magnetic suspended high-speed flywheel energy storage system are formed.
高速飞轮储能系统以高速旋转的飞轮为载体来存储能量,具有储能密度大、效率高、响应快、功率等级宽、工作方式灵活、可靠性高、环境友好等显著特点,在能量回收、电力系统调峰、可再生能源利用、电磁弹射及电磁武器、UPS电源、国防等领域有着重要的应用前景,特别适合需要短时大功率、频繁充放电的场合。. 本项目以储能为几个kWh(1-5kWh)、一体化电动/发电机功率为百kW(75-250kW)、最大工作转速为3.5万rpm的混合磁悬浮高速飞轮储能系统为对象,以工程中快速充放电(几十秒)应用为背景,通过对高速飞轮储能系统中低损耗的混合磁轴承、高效高速大功率一体化永磁电动/发电机、高效大功率双向能量变换器等关键部件,以及飞轮转子-混合磁轴承-一体化电动/发电机间的机-电耦合系统动力学、强陀螺效应多场耦合条件下高速飞轮转子系统在加减速运行过程中的振动与稳定性主动控制、高速大功率一体化永磁电动/发电机与双向能量变换器间的协调性和适配性、高速大功率飞轮储能系统在宽转速范围内发电机输出电压的稳定控制等子系统方面开展了深入系统的理论和实验研究,解决了kWh/百kW级快速充放电混合磁悬浮高速飞轮储能系统中的基础科学和关键技术问题,为高速飞轮储能系统的工程应用提供技术支撑和理论基础。. 项目通过对kWh/百kW级快速充放电混合磁悬浮高速飞轮储能系统中所涉及到的电机及其控制、电力电子、机械结构强度、转子动力学等多学科问题的系统研究,基本上形成了kWh/百kW级磁悬浮高速飞轮储能系统的混合磁悬浮轴承、百kW级高速一体化永磁电动/发电机、百kW级高效双向能量变换器、高速飞轮转子系统振动和稳定性主动控制、宽转速范围内飞轮储能系统能量系统的设计体系、分析方法和控制框架,能够指导kWh/百kW级磁悬浮高速飞轮储能系统产品的研发。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2018
期刊:中国电机工程学报
影响因子:--
作者:王忠博;毛川;祝长生
通讯作者:祝长生
DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.170488
发表时间:2018
期刊:中国电机工程学报
影响因子:--
作者:毛川;祝长生
通讯作者:祝长生
DOI:--
发表时间:2018
期刊:电工技术学报
影响因子:--
作者:于洁;祝长生;余忠磊
通讯作者:余忠磊
DOI:10.1109/tie.2015.2405893
发表时间:2015
期刊:IEEE Trans. Ind. Electron.
影响因子:--
作者:Kejian Jiang;Chang-sheng Zhu;Liangliang Chen
通讯作者:Kejian Jiang;Chang-sheng Zhu;Liangliang Chen
DOI:10.5829/idosi.ije.2015.28.08b.17
发表时间:2015-07
期刊:International Journal of Engineering, Transactions B: Applications
影响因子:--
作者:Z. Zhixian;Z. Changsheng;Z. Lieping
通讯作者:Z. Zhixian;Z. Changsheng;Z. Lieping
永磁电机电磁振动的磁-固多场耦合动力学分析及控制
  • 批准号:
    51975516
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    祝长生
  • 依托单位:
主动转子系统动力学的建模、分析及控制理论
  • 批准号:
    11632015
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    300.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    祝长生
  • 依托单位:
共轭运行多转子系统动力学建模、分析及振动控制
  • 批准号:
    11172261
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    祝长生
  • 依托单位:
基于机电多场耦合的电机电磁振动及噪声分析技术
  • 批准号:
    50947054
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    8.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    祝长生
  • 依托单位:
主动转子系统故障在线诊断及在线治理
  • 批准号:
    10772160
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    祝长生
  • 依托单位:
微型超高速旋转机械转子系统动力学建模与分析
  • 批准号:
    10472101
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    27.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    祝长生
  • 依托单位:
部分充液转子系统的不稳定特性及其控制技术
  • 批准号:
    19802015
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    12.0万元
  • 批准年份:
    1998
  • 负责人:
    祝长生
  • 依托单位:
国内基金
海外基金