兰 晨，李文艳

（华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京102206）

近年来，我国积极应对全球气候变化，践行《巴黎协定》，为实现“碳中和”而大力发展可再生能源，特别是太阳能、风能装机功率在2030 年将达到12 亿千瓦。但是可再生能源受各类因素所限制而有着较大的随机性与波动性，其并网过程会给电网带来一定的冲击[1]。应用储能装置可以很好应对可再生能源给电网带来的影响，其中飞轮储能由于充能速度快、响应时间短、占地小、无污染和使用寿命长等优点在新能源并网、UPS、石油石化、轨道交通等领域得到了广泛的运用[2-5]。

储能飞轮根据其拓扑结构主要可以分为4 种：内飞轮内转子结构、分体式结构、内转子外飞轮结构、外转子外飞轮结构[6]。其中内转子外飞轮结构可以视为轮辐加轮缘的变厚度空心飞轮结构，由于其大部分质量分布在飞轮外缘，使得其具有较大的储能密度，因此在商业上得到了广泛的应用[7]。目前，已有众多学者对此类飞轮结构进行了分析研究与优化设计。苏芳等[8]基于有限元软件分析研究了空心飞轮转子使用不同材料时飞轮径向、环向应力的变化规律。任正义等[9]应用Ansys Workbench 软件对3种不同形式的空心铝合金飞轮转子模型进行有限元分析，研究了3 种形式空心飞轮转子的应力、变形分布情况，并对曲线轮辐飞轮进行了优化。闫晓磊等[10]采用最优控制理论，得到空心飞轮转子的最优形状解析表达式，并对空心飞轮转子在低速、中速和高速情况下进行了最优化设计。……