[发明专利]一种飞轮储能装置

说明书

本发明提供一种飞轮储能装置，包括：底座；保护外壳，所述保护外壳固定连接于所述底座上端；磁悬浮定子，所述磁悬浮定子固定连接于所述底座上端，所述磁悬浮定子与所述保护外壳侧端连接组成空心管状圆环；电机定子，所述电机定子固定连接于所述保护外壳和磁悬浮定子外表面；飞轮，所述飞轮设于所述磁悬浮定子与所述保护外壳组成空心管状圆环内部；转体支架，所述转体支架固定连接于所述飞轮靠近所述保护外壳的侧端；磁悬浮转子，所述磁悬浮转子固定连接于所述飞轮靠近所述磁悬浮定子的侧端；电机转子，所述电机转子固定连接于所述转体支架外表面。本发明可用于电力储能和辅助电力系统调峰控制，经济效益显著。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种飞轮储能装置。

背景技术

传统电力系统以煤炭、石油、天然气、水能等作为一次能源，由于其可储存的特性以及稳定可靠的发电技术，使得电力系统供应侧可控可调。随着可再生能源发电的大规模接入，风能、太阳能等可再生能源作为一次能源具有不可储存及波动性特征，使得风电等可再生能源发电出力具有较大的不确定性，电力系统供侧可调控性降低。另一方面，在需求侧，由于不同时间段用电需求的不均衡，导致日间电力需求紧张，夜间电力供应过剩，各地采用峰谷电价进行调整，导致用户实际用电成本增加。

在此背景下，大规模储能技术应运而生。目前主流的储能技术为化学电池储能，其次为抽水蓄能和飞轮储能。与化学电池储能相比，传统飞轮储能的优点是安全性高(主要是火灾风险低)、使用寿命长(充放电次数不受限，理论寿命约为化学电池3倍以上)、环境适应性好(不受低温影响)、退役回收处理成本低(有残值，无处理费用)等优点；缺点是：1、受传动系统、材料等因素限制，单机储能量较小；2、由于存在机械传动系统，存在机械磨损，运行一定时间后发生机械故障的概率概率较高；3、能量密度较低；4、受风阻、传动摩擦等影响，储能损耗较高。

现有飞轮储能技术采用有固定转轴技术，并伴有传动系统，增加了飞轮转体的摩擦阻力，同时由于飞轮处于高速旋转运行状态下，空气阻力不容忽视，会消耗大量能源，不能很好的满足电网调峰工作的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞轮储能装置来解决电力系统对用电峰谷时间段可调控性不足的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种飞轮储能装置，包括：底座；保护外壳，所述保护外壳固定连接于所述底座上端；磁悬浮定子，所述磁悬浮定子固定连接于所述底座上端，所述磁悬浮定子与所述保护外壳侧端连接组成空心管状圆环；电机定子，所述电机定子固定连接于所述保护外壳和磁悬浮定子外表面；飞轮，所述飞轮设于所述磁悬浮定子与所述保护外壳组成空心管状圆环内部；转体支架，所述转体支架固定连接于所述飞轮靠近所述保护外壳的侧端；磁悬浮转子，所述磁悬浮转子固定连接于所述飞轮靠近所述磁悬浮定子的侧端；电机转子，所述电机转子固定连接于所述转体支架外表面。

作为本发明的一种改进，所述底座为梯形支架，所述底座的底端设有螺栓孔。

作为本发明的一种改进，所述保护外壳为凹型圆环。

作为本发明的一种改进，所述磁悬浮定子为凸型圆环电磁体，所述磁悬浮定子与所述保护外壳同心同轴连接，组成空心管状圆环，内部为真空环境；所述真空环境，先利用氢气或者氦气对空气进行置换，再将氢气或者氦气抽出。

作为本发明的一种改进，所述电机定子为一个或多个均匀布置的定子铁芯，所述电机定子外表面均设有定子绕组。

作为本发明的一种改进，所述飞轮截面采用圆形或椭圆形的高强材料圆环，材料为碳纤维、石墨烯、碳纳米管、高强气凝胶、铝锂合金或钛合金中的一种；所述飞轮与所述转体支架、磁悬浮转子和电机转子连接整体表面进行光滑处理；所述飞轮采用预应力加工；所述飞轮与所述保护外壳同心同轴布置。

作为本发明的一种改进，所述转体支架为刚性圆环支架，材料为铝合金、铝锂合金或钛合金中的一种，所述转体支架固定连接于所述飞轮圆环靠近圆心的一端。