簡述飛輪儲能系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和技術(shù)優(yōu)勢

飛輪儲能系統(tǒng)是一種機電能量轉(zhuǎn)換的儲能裝置，突破了化學電池的局限，用物理方法實現(xiàn)儲能。通過電動/發(fā)電互逆式雙向電機，電能與高速運轉(zhuǎn)飛輪的機械動能之間的相互轉(zhuǎn)換與儲存，并通過調(diào)頻、整流、恒壓與不同類型的負載接口。

飛輪本體是飛輪儲能系統(tǒng)中的核心部件，作用是力求提高轉(zhuǎn)子的極限角速度，減輕轉(zhuǎn)子重量，最大限度地增加飛輪儲能系統(tǒng)的儲能量，多采用碳素纖維材料制作。

軸承系統(tǒng)的性能直接影響飛輪儲能系統(tǒng)的可靠性、效率和壽命。應用的飛輪儲能系統(tǒng)多采用磁懸浮系統(tǒng)，減少電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的摩擦，降低機械損耗，提高儲能效率。

飛輪儲能系統(tǒng)主要包括轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、軸承系統(tǒng)和轉(zhuǎn)換能量系統(tǒng)三個部分構(gòu)成。另外還有一些支持系統(tǒng)， 如真空、深冷、外殼和控制系統(tǒng)。

1、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)

飛輪轉(zhuǎn)動時動能與飛輪的轉(zhuǎn)動慣量成正比。而飛輪的轉(zhuǎn)動慣量又正比于飛輪直徑的2次方和飛輪的質(zhì)量（J=(0.5~1)*M*R^2,飛輪質(zhì)量分布均勻時取0.5，質(zhì)量完全集中在邊緣時取1）。

當過于龐大、沉重的飛輪在高速旋轉(zhuǎn)時，會受到極大的離心力作用，往往超過飛輪材料的極限強度，很不安全。因此，用增大飛輪轉(zhuǎn)動慣量的方法來增加飛輪的動能是有限的。

2、軸承系統(tǒng)

支撐轉(zhuǎn)子的軸承，支撐轉(zhuǎn)子運動，降低摩擦阻力，使整個裝置則以最小損耗運行。

3、轉(zhuǎn)換能量系統(tǒng)

飛輪儲能裝置中有一個內(nèi)置電機，它既是電動機也是發(fā)電機。在充電時，它作為電動機給飛輪加速；當放電時，它又作為發(fā)電機給外設(shè)供電，此時飛輪的轉(zhuǎn)速不斷下降；而當飛輪空閑運轉(zhuǎn)時，整個裝置則以最小損耗運行。

飛輪儲能的技術(shù)優(yōu)勢是技術(shù)成熟度高、充放電次數(shù)無限以及無污染等特性。飛輪儲能的能量密度不夠高、自放電率高，如停止充電，能量在幾到幾十個小時內(nèi)就會自行耗盡。適用于電網(wǎng)調(diào)頻和電能質(zhì)量保障。