李文逸，宋以国

（哈尔滨工程大学 储能技术研究所，哈尔滨 150001）

0 引言

储能飞轮系统又被称为飞轮电池，电动机械电池，是一种机电能量转换与储存装置，利用高速旋转的飞轮进行能量储存是一种应用前景广阔的储能技术［1-2］。飞轮储能具有效率高、容量大、寿命长、储能量大、充放电方便快捷、充放电次数没有限制以及绿色环保无污染等优点。作为一种新型能源储备装置，越来越为世界上许多国家所重视，目前成为研究热点。飞轮储能广泛适用于智能电网、通信、风能发电、新能源汽车、航空航天等领域，可以对风电、太阳能电站并网困难问题提供解决办法；可使新能源电站有效发电时间延长；并且使新能源电站具备一定的调峰能力，提高电网的稳定性和可调度性［3-6］。飞轮储能系统主要由飞轮转子系统、轴承系统及电动机/发电机系统、电力转换系统以及真空保护系统等部分组成［7-9］。如图1为飞轮储能系统结构示意图。

图1 飞轮储能系统结构示意图

1 飞轮转子材料与形状

提高飞轮储能量有两个方法:一是增加飞轮轮缘质量，二是提高飞轮转速［12］。但是单纯依靠增加飞轮轮缘质量，会导致储能飞轮系统笨重，而且储能密度降低。提高飞轮的转速可提高其储存的能量，但高速旋转的物体因为离心力而引起的结构内部应力可能导致材料的断裂破坏，因此飞轮转子结构强度是限制转速提高的决定性因素［13］。

飞轮转子类型主要有多层空心圆柱体、环形、实心圆盘、边缘型、边缘加强型、等应力圆盘、近似等应力圆盘、带式变惯量飞轮等。……