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飞轮储能技术在城轨列车再生制动回收场景中首次实现应用(2019年第12期)

发表于:

2019.

12.01

来源:盾石磁能科技有限责任公司

2019年7月,由盾石磁能科技有限责任公司(简称“盾石磁能科技”)开发的1MW GTR飞轮储能系统成功应用于北京地铁房山线广阳城站,首次实现了飞轮储能技术在城市轨道交通列车再生制动能量回收中的应用。

城市轨道交通列车启动、制动频繁,列车制动时可回收的能量占牵引总能耗的40%左右。传统城市轨道交通列车能源回收主要利用制动电阻、逆变回馈装置等,普遍存在能量回收效果差、附加通风能耗大、谐波干扰强等问题。飞轮储能技术是一种物理储能技术,除了可以有效解决上述问题,还具有使用寿命长、绿色环保等独特优势。

GTR飞轮储能系统集成了材料学、复合材料转子动力学、电机控制等众多前沿技术,飞轮转速高达36000转/分钟,具有毫秒级功率响应、千万次循环寿命以及每小时上百次的充放电的特性,能够很好地适应城市轨道交通列车频繁启动、制动的特点,且相比钢质飞轮储能技术,具有体积小、重量轻、功率动态响应快、单位时间充放电频次高等特点。

该系统研制过程中突破了多项关键核心技术:一是多层复合材料飞轮转子技术,使得飞轮重量和体积大大减小,有效提升了飞轮转子强度和安全性能,使其能够满足36000转/分钟的高速要求;二是大功率高速永磁电机和永磁悬浮轴承技术,大幅降低了高速飞轮电机定、转子及磁轴承发热损耗,实现了短时、频繁充放电特性,从而能够有效满足地铁每小时上百次的充放电工况需求,使用寿命可达20年以上;三是兆瓦级飞轮阵列控制技术解决了飞轮在工程化应用过程中的协同控制问题,使得飞轮储能可达到几十兆瓦,能够灵活满足用户对容量的不同需求。

据测算,1MW GTR飞轮储能装置每年可节约50万度电,还兼具有减少地铁热排放、改善列车牵引供电质量等附加价值。GTR飞轮储能技术除在城市轨道交通应用之外,未来还可广泛应用于高铁、航空航天、医疗、电网等领域,市场前景广阔。

本期关键词:

飞轮储能装置

飞轮储能装置是采用电动/发电一体机带动飞轮旋转进行储能的装置,由飞轮储能转子、电动/发电一体机、磁悬浮轴承、电力变换装置,以及真空、冷却等辅助装置组成。当充电时,电动/发电一体机带动飞轮储能转子加速旋转,实现外部电能转换成飞轮动能进行存储;当放电时,电动/发电一体机带动飞轮储能转子减速,将飞轮内部的动能转换成电能向外部释放。

关键字:
飞轮储能技术
责编:杨然