关键词：飞轮、轴承、光伏发电、别墅太阳能发电

 

与别墅太阳能发电系统装置不同，飞轮储能装置一般由飞轮、轴承等部件组成，如图所示。

飞轮储能装置结构示意图

 

(1)飞轮转子。

在应用于别墅太阳能发电系统的光伏发电行业中，飞轮是不需要的，但在飞轮储能装置中飞轮是装置的核心部件。飞轮所受应力制约了飞轮的转速的提高，为了增加飞轮的转速，研究人员主要从三个方面着手：①研制高强度合成材料，像现在已经使用的碳纤维钢、玻璃纤维钢、合成树脂以及一些合金钢；②根据飞轮所受的切向应力大于径向应力的特点，在制造时使用各向异性材料使飞轮沿着切向能承受更大的应力；③设计不同的飞轮结构，使飞轮的转动惯量和切向应力得到最优组合，如比较新颖的多层材料结构和辐轮结构。

(2)轴承支承系统。

与光伏发电行业中别墅太阳能发电系统不同的是，飞轮储能的最大特点便是在一段相当长待机时间里，飞轮需要一直保持高速运转以维持其动能以满足负载随时可能需要的能量需求。因此，消除轴承的摩擦损耗便成为实现飞轮高速旋转的关键所在。自从飞轮储能的概念诞生以来，轴承支撑系统的发展一直是推动飞轮储能系统实用化的重要力量。纵观其发展历程，轴承支撑系统主要经历了传统机械轴承，磁悬浮轴承，高温超导轴承，稀土永磁轴承以及永磁与电磁混合轴承的过程，各种轴承的优缺点如表所示。

表：各种类型的轴承优缺点比较

 

由表可以看出，各种轴承都有自己的优缺点，实际使用时应根据不同的需要选择合适的轴承类型。同时，各种方法也被用来配合轴承系统以提高整个飞轮系统的应用性能。