杨立平,任正义

(哈尔滨工程大学储能技术与应用研究所，黑龙江 哈尔滨 150001)

随着能源供给问题日益突出，飞轮储能作为新型环保储能技术逐步得到广泛的应用。作为储能系统的核心部件，飞轮转子的成本直接影响到飞轮储能系统的市场竞争力和经济效益。文献[1]提出通过复合材料价格归一化来评价飞轮转子成本；文献[2]将某复合材料的单位质量价格设为1，其他材料价格与之对比来计算飞轮转子成本；文献[3]在考虑转子尺寸和开孔等结构特性因素的前提下计算转子成本。然而上述文献均未考虑制造工艺对飞轮转子成本的影响。

由于大部分动能存储在飞轮转子内部，而质量又会影响其升、降速惯性，文献[4]和文献[5]以储能密度(EPM)为目标进行飞轮转子的优化设计，然而他们均未考虑飞轮转子体积对安装运输便利性的影响。飞轮转子成本是制约飞轮储能系统广泛应用的重要因素，因此设计时还需考虑飞轮转子单位体积储能量(EPV)和单位成本储能量(EPC)。另外，高速飞轮的安全性也非常重要。文献[6]推导了应力和飞轮参数之间的关系方程式，文献[4]用方程作为约束计算了飞轮转子最大角速度。文献[7]在最大角速度固定的情况下，计算出飞轮转子的最佳半径。上述文献为提高飞轮转子安全性做出了重要贡献，但均未推导出最大角速度和最大外半径之间的关系式。

本文主要通过探讨飞轮转子成本评价方法，来研究基于最大转速与最大外径约束的复合材料飞轮转子多目标优化设计方法。……