[发明专利]储能飞轮及其所应用的高温超导飞轮储能系统

说明书

本发明提供一种储能飞轮及其所应用的高温超导飞轮储能系统。该储能飞轮包括位于第一真空仓内的储能飞轮主动轮、高温超导飞轮储能系统的主轴和磁力耦合器主动盘，以及位于第二真空仓内的储能飞轮从动轮、磁力耦合器从动盘和至少两对永磁轴承；储能飞轮主动轮连接在主轴上，磁力耦合器主动盘固定在储能飞轮主动轮上；磁力耦合器从动盘固定在储能飞轮从动轮上，且磁力耦合器从动盘与磁力耦合器主动盘相对设置，至少两对永磁轴承分别固定在储能飞轮从动轮上和第二真空仓内壁上。本发明通过至少两对永磁轴承使储能飞轮从动轮悬浮在第二真空仓内，能够降低高温超导磁悬浮系统的负载压力，进而有利于降低高温超导飞轮储能系统的运行成本及损耗。

技术领域

本发明涉及飞轮储能技术领域，尤其涉及一种储能飞轮及其所应用的高温超导飞轮储能系统。

背景技术

飞轮储能技术是20世纪90年代才提出的新概念储能技术，它突破了化学电池的局限，通过将能量转化为储能飞轮旋转时的动能进行存储，实现了物理方式的储能。飞轮储能技术具有能量密度高、能量转化率高，充电快、体积小质量轻、工作温度范围宽(飞轮电池对环境温度没有严格的限制)、使用寿命长的特点，飞轮储能技术的使用寿命不受重复深度放电影响，循环充放电次数可达数百万次，预期寿命可达20年以上。

目前飞轮储能系统主要分为机械轴承飞轮储能，电磁轴承飞轮储能以及高温超导飞轮储能。其中，机械轴承传动时会产生损耗，因此不适合长时间的储能；电磁轴承需要复杂的控制系统来实现系统的稳定运行，而复杂的控制系统意味着成本的增加以及运行时的功耗；相比而言，高温超导磁悬浮系统具有无源自稳定性，因此其在稳定运行时不需要复杂的控制系统也不会产生较大的功耗。

而高温超导飞轮储能系统主要由高储能密度的飞轮、高温超导轴承系统、实现充能与放能的电机系统、为超导块提供超导环境的冷却系统以及真空系统构成。其工作原理为高温超导轴承使主轴以及储能飞轮悬浮在真空腔中，然后将外界能量转变为储能飞轮在真空腔中做无摩擦旋转时的动能。但在高温超导飞轮储能系统运行时，由于旋转轴以及轴上的储能飞轮等一系列设备的悬浮都基本由高温超导磁悬浮系统的来实现，提高了高温超导磁悬浮系统的负载压力。而高温超导磁悬浮系统的高温超导块必须工作在特定的温度(需要液氮冷却)，因而负载压力较大的高温超导磁悬浮系统需要更大的超导块以及更严格的冷却系统，这样则会整个增加高温超导飞轮储能系统的成本以及运行损耗。

发明内容

本发明实施例提供了一种储能飞轮及其所应用的高温超导飞轮储能系统，以解决现有技术中的高温超导飞轮储能系统运行成本及运行损耗较大的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种储能飞轮，包括：位于第一真空仓内的储能飞轮主动轮、高温超导飞轮储能系统的主轴和磁力耦合器主动盘，以及位于第二真空仓内的储能飞轮从动轮、磁力耦合器从动盘和至少两对永磁轴承；

所述储能飞轮主动轮连接在所述主轴上，所述磁力耦合器主动盘固定在所述储能飞轮主动轮上，所述储能飞轮从动轮设置在所述储能飞轮主动轮的外环，所述磁力耦合器从动盘固定在所述储能飞轮从动轮上，且所述磁力耦合器从动盘与所述磁力耦合器主动盘相对设置，所述至少两对永磁轴承分别固定在所述储能飞轮从动轮上和所述第二真空仓内壁上，使所述储能飞轮从动轮悬浮在所述第二真空仓内；

储能时，电机模块通电，所述主轴转动，并带动所述储能飞轮主动轮转动，所述磁力耦合器主动盘跟随所述储能飞轮主动轮转动，并通过所述磁力耦合器主动盘产生的磁场与所述磁力耦合器从动盘产生的磁场相互耦合，带动所述磁力耦合器从动盘转动，所述储能飞轮从动轮随所述磁力耦合器从动盘而转动，完成将所述电机模块的电能转换为动能并在所述储能飞轮从动轮中进行储能的过程；