科创中国

项目针对飞轮储能技术在风电场调频领域存在的效率、寿命、高频次充放电等技术难题，开展了五自由度磁悬浮轴承、新型飞轮材料、高速永磁电机结构及快速散热、阵列快速协同控制等技术研究，研制了适用于风电场频率支撑的兆瓦级飞轮储能系统，取得了多项具有自主知识产权的技术成果，形成了系列创新。

主要创新点如下：

（1）成功研制了适用于风电场频率支撑的五自由度磁悬浮飞轮储能系统。提出了一种飞轮单体五自由度磁悬浮轴承及其实时动态控制技术，优化了磁轴承控制算法及参数，降低了系统单元损耗。

（2）开发了具有高强度、高韧性和高疲劳寿命的新型飞轮材料，建立了飞轮材料机械强度和疲劳寿命的分析模型，保证了飞轮高转速低损耗长寿命稳定循环充放电运行。

（3）提出了一种双三相绕组高速永磁电机结构和定子快速散热技术。定子采用优化的正弦绕组和变槽面积冲片设计，转子采用非导磁钢套设计，降低了电机的附件损耗和转子的发热；定子内壁采用高热辐射涂层技术，减少了飞轮两次充放电之间的时间间隔。

（4）提出了一种高速磁悬浮储能飞轮阵列控制策略及通讯方式。采用协调同步控制策略及广播/轮询式复合通讯模式，保证了各储能飞轮单体快速充放电的一致性。

项目成果已通过国家铁路产品质量监督检查中心的检测，符合国家相关标准要求。相关成果已在山西老千山风场成功应用，是国内首个应用于发电侧调频领域的兆瓦级飞轮储能系统，运行稳定、反映良好，取得了显著的经济效益和社会效益。