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电力系统飞轮储能与压缩空气储能技术设计.docx
资料介绍
电力系统飞轮储能与压缩空气储能技术设计
1 引言
飞轮储能和压缩空气储能是电力系统大规模储能的重要技术路线，与电化学储能形成互补。飞轮储能具有功率密度高、响应速度快、循环寿命长的特点，适用于电网调频和短时功率支撑。压缩空气储能具有容量大、储能周期长、成本低的特点，适用于大规模削峰填谷和新能源消纳。本文基于STM32G474嵌入式平台，探讨飞轮储能与压缩空气储能的技术方案。
2 飞轮储能技术
2.1 工作原理
飞轮储能利用高速旋转的飞轮储存动能，通过电机实现电能与机械能的相互转换。飞轮储能系统组成：飞轮转子（高强度复合材料，碳纤维缠绕，转速10000-50000rpm，储能密度50-200Wh/kg）、电机/发电机（永磁同步电机，运行效率>95%，功率100kW-10MW）、磁悬浮轴承（主动磁悬浮轴承，消除机械摩擦，真空度<10^-3Pa，轴承损耗<0.1%额定功率）、真空室（维持真空环境，减少空气阻力，真空度<10^-3Pa）和电力变换系统（AC-DC-AC变换器，控制充放电功率，响应时间<5ms）。
2.2 飞轮储能控制
基于STM32G474的飞轮储能控制器实现电机控制：充放电控制（电机四象限运行，充电时电机驱动飞轮加速，放电时飞轮带动发电机发电，功率控制精度±2%）、转速控制（飞轮转速控制，维持转速在额定范围内，转速控制精度±0.5%，转速范围50%-100%额定转速）、磁悬浮轴承控制（五自由度主动磁悬浮控制，转子位置检测精度±1μm，轴承刚度可调，悬浮稳定性好）和真空系统控制（真空泵启停控制，维持真空度<10^-3Pa，真空度监测周期1秒）。
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