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飞轮储能(FES)

1970
飞轮储能系统在工业机械应用中的应用。

(图片仅供参考)

飞轮储能(FES)的工作原理是将转子(飞轮)加速到极高的速度,并将能量以旋转动能的形式储存在系统中。储存的能量与转速的平方成正比。当能量被提取时,飞轮的转速会减慢。储存能量的公式为[latex]E = frac{1}{2} I omega^2[/latex],其中I是转动惯量,ω是角速度。

现代FES系统由一个巨大的转子组成,该转子在近真空的密闭空间内旋转,以最大限度地减少空气摩擦。转子与电机/发电机相连。为了储存能量, 发动机 利用电力驱动飞轮加速旋转。为了释放能量,旋转的飞轮驱动发电机发电,同时转子减速。储存的能量由公式 [latex]E = frac{1}{2} I omega^2[/latex] 给出。为了最大限度地提高能量存储,转子被设计成具有高转动惯量,并且能够承受极高转速(数万转/分)下产生的巨大离心力。先进的FES系统采用高强度碳纤维复合材料制成的转子,并利用磁轴承消除机械接触摩擦,从而实现极高的效率(通常超过90%)和极长的使用寿命,且性能衰减极小(数十万次循环)。FES尤其适用于需要频繁、快速充放电循环的应用,例如电网频率调节,因为它可以在毫秒级内响应功率波动。

UNESCO Nomenclature: 2210
- 机械

类型

物理设备

中断

重大的

用法

小众/专业

前体

  • 陶轮(古代)
  • 牛顿运动定律
  • 电动机/发电机的发明
  • 钢和碳复合材料等高强度材料的开发
  • 真空技术和磁力轴承的进步

应用程序

  • 数据中心不间断电源(UPS)
  • 电网频率调节
  • 赛车运动和车辆中的动能回收系统(kers)
  • 航天器姿态控制储能
  • 工业过程的功率稳定

专利:

NA

潜在创新理念

  • 用于住宅太阳能存储的家庭规模飞轮系统
  • 基于飞轮的电动汽车充电站
  • 集成到风力涡轮机中以平滑电力输出
  • levitating flywheel systems using high-temperature superconductors
  • 用于电网服务的模块化集装箱式飞轮发电场
  • 公共交通系统(例如有轨电车、火车)的动能电池
  • 发射辅助弹射器的飞轮系统
  • 适用于偏远地区的便携式飞轮电源组
  • 用于高层建筑电梯的再生制动
  • 开发无轮毂飞轮设计以提高能量密度
相关术语:飞轮、动能、旋转能、FES、储能、转动惯量、频率调节、UPS、高速转子、磁轴承。

历史背景

飞轮储能(FES)

1963
1965
1970
1970
1974-11-15
1980
1980
1963
1964
1968
1970
1970
1975
1980
1980

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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