01前言
人类对飞轮的认识可以追溯到2000多年前，当时陶工所用的转轮被认为是飞轮最早的应用。进入20世纪90年代以后，飞轮储能受到了广泛的重视，并得到了快速发展，已经出现了很多高性能的产品。美国、日本、法国、英国、德国、荷兰、俄罗斯、西班牙、韩国、中国、印度、瑞士、加拿大和意大利等国都在进行研究和开发工作，并已经开始应用于电力系统、备用电源、交通工具、航天航空、军工等领域。飞轮蓄电系统可与太阳光和风力等的不稳定的发电系统组合，实现电力系统的稳定化及作为电气铁路的再生制动失效时的有效应对措施。本文介绍的超导飞轮蓄电储能系统由日本铁道综合技术研究所设计，是由高温超导线圈和高温超导块体构成的“超导磁轴承”使飞轮非接触浮起，因此即使使用大型飞轮，损失也很少，是可以长期稳定运用的实效性高的系统。通过采用碳纤维复合材料（CFRP）飞轮转子和超导轴承， 实现了大容量且维护性出色的蓄电系统的目标。图1超导CFRP飞轮蓄电储能系统
02飞轮蓄电储能系统
飞轮储能系统又称飞轮电池，其基本结构由飞轮转子、轴承、电动机/发电机、电力电子控制装置、真空室等五个部分组成。其中飞轮转子作为飞轮电池的关键部件，一般选用强度高密度相对较小的材料制作而成，根据外形不同可分为圆轮、圆盘或圆柱刚体等类型；轴承是飞轮装置的轴系支承部件，由于磁悬浮支承轴承和组合式轴承可以降低摩擦损耗，提高系统效率而成为了支承技术的研究热点，尤其是组合式轴承结合了机械轴承和磁悬浮轴承的优点，已经引起了飞轮储能系统研究和开发者的广泛关注；电机作为一个集成部件，具有电动机和发电机的功能，可以在电动和发电两种模式下自由切换，以实现机械能和电能的相互转换；电力电子控制装置主要是对输入或输出的电能进行变换控制，通过对电力电子控制装置的操作可以实现对飞轮电机各种工作要求的控制；真空室主要作用是为飞轮提供真空环境以降低风阻损耗并在飞轮高速旋转破裂时保护周围人员和设备。
人类对飞轮的认识可以追溯到2000多年前，当时陶工所用的转轮被认为是飞轮最早的应用。进入20世纪90年代以后，飞轮储能受到了广泛的重视，并得到了快速发展，已经出现了很多高性能的产品。美国、日本、法国、英国、德国、荷兰、俄罗斯、西班牙、韩国、中国、印度、瑞士、加拿大和意大利等国都在进行研究和开发工作，并已经开始应用于电力系统、备用电源、交通工具、航天航空、军工等领域。飞轮蓄电系统可与太阳光和风力等的不稳定的发电系统组合，实现电力系统的稳定化及作为电气铁路的再生制动失效时的有效应对措施。本文介绍的超导飞轮蓄电储能系统由日本铁道综合技术研究所设计，是由高温超导线圈和高温超导块体构成的“超导磁轴承”使飞轮非接触浮起，因此即使使用大型飞轮，损失也很少，是可以长期稳定运用的实效性高的系统。通过采用碳纤维复合材料（CFRP）飞轮转子和超导轴承， 实现了大容量且维护性出色的蓄电系统的目标。图1超导CFRP飞轮蓄电储能系统
02飞轮蓄电储能系统
飞轮储能系统又称飞轮电池，其基本结构由飞轮转子、轴承、电动机/发电机、电力电子控制装置、真空室等五个部分组成。其中飞轮转子作为飞轮电池的关键部件，一般选用强度高密度相对较小的材料制作而成，根据外形不同可分为圆轮、圆盘或圆柱刚体等类型；轴承是飞轮装置的轴系支承部件，由于磁悬浮支承轴承和组合式轴承可以降低摩擦损耗，提高系统效率而成为了支承技术的研究热点，尤其是组合式轴承结合了机械轴承和磁悬浮轴承的优点，已经引起了飞轮储能系统研究和开发者的广泛关注；电机作为一个集成部件，具有电动机和发电机的功能，可以在电动和发电两种模式下自由切换，以实现机械能和电能的相互转换；电力电子控制装置主要是对输入或输出的电能进行变换控制，通过对电力电子控制装置的操作可以实现对飞轮电机各种工作要求的控制；真空室主要作用是为飞轮提供真空环境以降低风阻损耗并在飞轮高速旋转破裂时保护周围人员和设备。
