CN115087277A

CN115087277A - 飞轮储能系统

Info

Publication number: CN115087277A
Application number: CN202210858067.3A
Authority: CN
Inventors: 杨威; 槐博超; 汪钊
Original assignee: Shenyang Micro Control Active Magnetic Levitation Technology Industry Research Institute Co ltd
Current assignee: Shenyang Micro Control Active Magnetic Levitation Technology Industry Research Institute Co ltd
Priority date: 2022-07-21
Filing date: 2022-07-21
Publication date: 2022-09-20

Abstract

本发明公开了一种飞轮储能系统，包括：第一柜体；第二柜体，所述第二柜体设置于所述第一柜体内，所述第二柜体和所述第一柜体之间设置有第一空腔且所述第二柜体内设置有第二空腔，所述第二空腔和所述第一空腔相互隔绝且均和外界连通；飞轮组件，所述飞轮组件设置于所述第二空腔内；电器组件，所述电器组件和所述飞轮组件电连接且所述电器组件设置于所述第一空腔内。电器组件的换热通道与飞轮组件的换热通道相互独立，电器组件和飞轮组件之间不会相互干涉，并且飞轮组件直接与外界环境换热，从而不影响飞轮储能系统使用环境。

Description

飞轮储能系统

技术领域

本发明涉及飞轮储能技术领域，尤其是涉及一种飞轮储能系统。

背景技术

飞轮储能系统中飞轮转子在高真空的条件下运行动作的过程中会产生大量热，但又无法通过空气介质进行对流传热，只能通过转子自身的辐射进行散热，将热量辐射到柜体中，造成柜体环境温度急剧上升，严重影响柜体中电子元器件使用及其使用寿命。

相关技术中，飞轮储能系统中散热主要通过改变环境温度来降低飞轮使用坏境温度，通常配置大功率空调，通过对整个环境温度降温，再由飞轮柜轴流风机将环境中冷空气经飞轮柜门板上的过滤器抽入飞轮柜内部，途经飞轮柜内部的通风散热通道，再由飞轮柜柜顶端风罩通风口排出，达到降温目的；但由于飞轮功率损耗大，所需空调配置高，空调维修和运行费用较高，同时空调对密闭要求高，否则外界热空气进入到使用环境中影响空调使用，造成飞轮机柜设备过热故障。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种飞轮储能系统，电器组件的换热通道与飞轮组件的换热通道相互独立，电器组件和飞轮组件之间不会相互干涉，并且飞轮组件直接与外界环境换热，从而不影响飞轮储能系统使用环境。

根据本发明实施例的飞轮储能系统，包括：第一柜体；第二柜体，所述第二柜体设置于所述第一柜体内，所述第二柜体和所述第一柜体之间设置有第一空腔且所述第二柜体内设置有第二空腔，所述第二空腔和所述第一空腔相互隔绝且均和外界连通；飞轮组件，所述飞轮组件设置于所述第二空腔内；电器组件，所述电器组件和所述飞轮组件电连接且所述电器组件设置于所述第一空腔内。

根据本发明实施例的飞轮储能系统，电器组件的换热通道与飞轮组件的换热通道相互独立，电器组件和飞轮组件之间不会相互干涉，并且飞轮组件直接与外界环境换热，从而不影响飞轮储能系统使用环境。

根据本发明的一些实施例，所述第一柜体上设置有第一风机组件和第二风机组件，所述第一风机组件和所述第一空腔连通，所述第二风机组件和所述第二空腔连通。

根据本发明的一些实施例，所述第二柜体包括：导流组件，所述导流组件设置于所述第二柜体背离所述第一空腔的一侧，所述导流组件上设置有第一进风口和第一出风口，所述第一进风口和所述第一出风口均与所述第二空腔连通，所述第二风机组件和所述第一出风口连通。

根据本发明的一些实施例，所述导流组件包括：第一板体和第一挡水板体，所述第一挡水板体设置于所述第一板体背离所述第一空腔的一侧，所述第一板体上设置有所述第一进风口和所述第一出风口，所述第一挡水板体和所述第一进风口相对设置。

根据本发明的一些实施例，所述导流组件还包括：连接管，所述连接管连接在所述第一板体和所述第二风机组件之间，所述连接管的横截面积从所述第一板体向所述第二风机组件的方向上逐渐减小。

根据本发明的一些实施例，所述导流组件还包括：过滤件，所述过滤件设置于所述第一板体和所述第一挡水板体之间，且所述过滤件和所述第一进风口相对应。

根据本发明的一些实施例，所述导流组件还包括：密封件，所述密封件设置于所述过滤件和所述第一挡水板体之间。

根据本发明的一些实施例，所述第一挡水板体上设置有第二进风口，所述第二进风口处设置有进风百叶窗。

根据本发明的一些实施例，所述第一柜体在所述第一空腔背离所述第二空腔的一侧设置有第二挡水板体，所述第二挡水板体设置有第三进风口，所述第三进风口和所述第一空腔连通；以及，所述第二挡水板体或所述第一柜体的顶部设置有第二出风口，所述第二出风口和所述第一空腔连通，所述第一风机组件和所述第二出风口连通。

根据本发明的一些实施例，所述第三进风口处设置有进风百叶窗。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的飞轮储能系统的第一剖面图；

图2是根据本发明实施例的飞轮储能系统的第二剖面图；

图3是根据本发明实施例的飞轮储能系统的第三剖面图；

图4是根据本发明实施例的导流组件的侧视图；

图5是根据本发明实施例的导流组件的正视图。

附图标记：

100、飞轮储能系统；

10、第一柜体；11、第一空腔；12、第一风机组件；13、第二风机组件；14、底座；

20、第二柜体；21、第二空腔；

30、导流组件；31、第一板体；32、第一挡水板体；33、连接管；34、过滤件；35、密封件；

40、飞轮组件；50、电器组件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的飞轮储能系统100。

根据本发明实施例的飞轮储能系统100，包括：第一柜体10和第二柜体20，第二柜体20设置于第一柜体10内，第二柜体20和第一柜体10之间设置有第一空腔11，并且第二柜体20内设置有第二空腔21，第二空腔21和第一空腔11相互隔绝且均和外界连通。即，飞轮储能系统100由第一柜体10和第二柜体20构成，并且第二柜体20设置在第一柜体10内，第一柜体10和第二柜体20之间相互密封，这样可以避免第一柜体10和第二柜体20之间发生热交换。其中，第一柜体10的底部还设置有底座14，底座14起到承载和安装的作用。

以及，飞轮储能系统100还包括：飞轮组件40，飞轮组件40设置于第二空腔21内。其中，飞轮组件40作为一个可灵活调控的有功源，主动参与系统的动态行为，并能在扰动消除后缩短暂态过渡过程，使系统迅速恢复稳定状态。飞轮组件40主要由飞轮转子、轴承、一体化电动/发电互逆式双向电机、电子电力转换器等组成。一体化电动/发电互逆式双向电机实现电能与高速飞轮机械能转换。电能通过电力转换器驱动电机，飞轮加速储能；之后，电机恒定运转直至接收释能控制信号；高速飞轮拖动电机发电释能，经转换器输出适于负载的电流与电压。其中，飞轮组件40在运行时会产生热量。

此外，飞轮储能系统100还包括：电器组件50，电器组件50和飞轮组件40电连接，并且电器组件50设置于第一空腔11内。即，电器组件50可以为控制器、电子电力转换器中的一种或多种，在飞轮组件40运行时，电器组件50可以起到控制飞轮组件40运行状态的作用，由此，电器组件50在运行时也会产生热量。

也就是说，飞轮组件40形成独立的散热腔体，与电器组件50完全隔离，即，飞轮组件40和电器组件50之间不会相互干涉，以及，飞轮组件40辐射出的热量直接与外界环境换热，提高了飞轮储能系统100整体散热效率。

进一步地，飞轮组件40所在的第二空腔21与电器组件50所在的第一空腔11相互隔开，这样使得电器组件50在运行时的热量可以直接散发到外界，从而提高了电器元件散热效率。

由此，电器组件50的换热通道与飞轮组件40的换热通道相互独立，电器组件50和飞轮组件40之间不会相互干涉，并且飞轮组件40直接与外界环境换热，从而不影响飞轮储能系统100使用环境。

其中，参照图1-图4所示，第一柜体10上设置有第一风机组件12和第二风机组件13，第一风机组件12和第一空腔11连通，第二风机组件13和第二空腔21连通。如此设置，第一风机组件12和第一空腔11连通，这样可以通过第一风机组件12来加快第一空腔11处的散热效率，即，第一风机组件12在运行时，第一风机组件12可以从第一空腔11内抽取气体，这样使得第一空腔11内的气流流速增大，从而使得第一空腔11内的电器组件50的散热效率加快。以及，第二风机组件13和第二空腔21连通，即，第二风机组件13在运行时，第二风机组件13可以从第二空腔21内抽取气体，这样使得第二空腔21内的气流流速增大，从而使得第二空腔21内的飞轮组件40的散热效率加快。

其中，第一风机组件12和第二风机组件13的运行可以由控制器控制，即，控制器可以根据第一空腔11或第二空腔21内的温度来控制第一风机组件12或第二风机组件13的运行速度。例如，在第一空腔11和第二空腔21内的温度较低时，控制器可以通过第一风机组件12或第二风机组件13停机或低能耗运行，这样可以有效的降低飞轮储能系统100的能耗；以及，在第一空腔11和第二空腔21内的温度较高时，控制器可以通过第一风机组件12或第二风机组件13满功率运行，这样可以有效地提升第一空腔11和第二空腔21的散热效率。

以及，如图2和图4所示，第二柜体20包括：导流组件30，导流组件30设置于第二柜体20背离第一空腔11的一侧，导流组件30上设置有第一进风口和第一出风口，第一进风口和第一出风口均与第二空腔21连通，第二风机组件13和第一出风口连通。如此设置，在第二柜体20上设置有导流组件30，一方面可以遮挡第二柜体20的后侧，另一方面第二空腔21可以通过导流组件30和外界连通。即，导流组件30上设置有第一进风口和第一出风口，并且将第二风机组件13设置在第一出风口处，这样使得气流可以通过第一进风口进入到第二空腔21内，并且第二风机组件13在第一出风口处产生负压，这样使得进入到第二空腔21内的气流可以带走飞轮组件40产生热量后从第一出风口吹出到外界。即，导流组件30可以方便第二空腔21和外界连通，以及便于第二风机组件13的固定安装。

具体地，参照图4和图5所示，导流组件30包括：第一板体31和第一挡水板体32，第一挡水板体32设置于第一板体31背离第一空腔11的一侧，第一板体31上设置有第一进风口和第一出风口，第一挡水板体32和第一进风口相对设置。也就是说，导流组件30分为第一板体31和第一挡水板体32，第一挡水板体32设置在第一板体31的外侧，第一挡水板体32具有挡水的作用，这样可以避免外界的液体进入到第二柜体20内。以及，第二风机组件13可以固定在第一板体31或第一挡水板体32上。

其中，参照图4所示，导流组件30还包括：连接管33，连接管33连接在第一板体31和第二风机组件13之间，连接管33的横截面积从第一板体31向第二风机组件13的方向上逐渐减小。如此，在第二风机组件13和第一出风口之间设置有连接管33，连接管33可以将第二风机组件13和第一出风口连接在一起，这样可以提升第二风机组件13和第一出风口之间的密封性，从而提升飞轮组件40的散热效率。以及，连接管33在从第一出风口向第二风机组件13的方向上，连接管33的横截面积逐渐减小，这样可以有效地提升第一出风口处的出风量，从而有效地提升飞轮组件40的散热效率。

参照图4所示，导流组件30还包括：过滤件34，过滤件34设置于第一板体31和第一挡水板体32之间，且过滤件34和第一进风口相对应。如此设置，在第一板体31和第一挡水板体32之间设置过滤件34，这样使得外界气流在进入到第二柜体20内时，过滤件34可以过滤外界气流夹杂的固体杂质，这样可以避免固体杂质对飞轮组件40的运行造成影响。其中，过滤件34可以为过滤海绵。

此外，导流组件30还包括：密封件35，密封件35设置于过滤件34和第一挡水板体32之间。其中，在过滤件34和第一挡水板体32之间设置密封件35，一方面密封件35可以有效地密封第一挡水板体32和第一进风口，这样可以避免外界的液体通过过滤件34进入到第二柜体20内，另一方面密封件35可以使得外界气流在进入到第二柜体20内时均需要经过过滤件34的过滤，避免未经过滤的外界气流进入到第二柜体20内，即，这样可以避免固体杂质对飞轮组件40的运行造成影响。

此外，第一挡水板体32上设置有第二进风口，第二进风口处设置有进风百叶窗。也就是说，第一挡水板体32处设置有进风百叶窗，进风百叶窗由多个进风挡水板构成，如此，进风挡水板的遮挡在第二进风口的外侧，可以将外界的空气通过进风挡水板汇聚进入第二柜体20内，可以高效实现对飞轮组件40的降温效果，并且不会对第二进风口的散热效果造成太大影响，以及，进风挡水板可以起到挡水的作用，这样可以避免外界的液体进入到第二柜体20内。

其中，进风挡水板和竖直方向之间的夹角为45°，这样不仅可以方便第一挡水板体32的进风，另一方面可以提升第一挡水板体32的挡水功能。

此外，第一柜体10在第一空腔11背离第二空腔21的一侧设置有第二挡水板体，第二挡水板体设置有第三进风口，第三进风口和第一空腔11连通，第二挡水板体或第一柜体10的顶部设置有第二出风口，第二出风口和第一空腔11连通，第一风机组件12和第二出风口连通。如此设置，第二挡水板体上设置有第三进风口和第二出风口，并且将第一风机组件12设置在第二出风口处，这样使得气流可以通过第三进风口进入到第一空腔11内，并且第一风机组件12在第二出风口处产生负压，这样使得进入到第一空腔11内的气流可以带走电器组件50产生热量后从第二出风口吹出到外界。即，第二挡水板体可以方便第一空腔11和外界连通，以及便于第一风机组件12的固定安装。

当然，第二出风口还可以设置在第一柜体10的顶部。具体地，第一风机组件12包括：风管和风机，其中，风机设置于风管内，风管的一端和第一柜体10顶部的第二出风口连通。

其中，第三进风口处设置有进风百叶窗。也就是说，第二挡水板体处设置有进风百叶窗，进风百叶窗由多个进风挡水板构成，如此，进风挡水板的遮挡在第三进风口的外侧，可以将外界的空气通过进风挡水板汇聚进入第一柜体10内，可以高效实现对电器组件50的降温效果，并且不会对第三进风口的散热效果造成太大影响，以及，进风挡水板可以起到挡水的作用，这样可以避免外界的液体进入到第一柜体10内。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种飞轮储能系统，其特征在于，包括：

第一柜体（10）；

第二柜体（20），所述第二柜体（20）设置于所述第一柜体（10）内，所述第二柜体（20）和所述第一柜体（10）之间设置有第一空腔（11）且所述第二柜体（20）内设置有第二空腔（21），所述第二空腔（21）和所述第一空腔（11）相互隔绝且均和外界连通；

飞轮组件（40），所述飞轮组件（40）设置于所述第二空腔（21）内；

电器组件（50），所述电器组件（50）和所述飞轮组件（40）电连接且所述电器组件（50）设置于所述第一空腔（11）内。

2.根据权利要求1所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述第一柜体（10）上设置有第一风机组件（12）和第二风机组件（13），所述第一风机组件（12）和所述第一空腔（11）连通，所述第二风机组件（13）和所述第二空腔（21）连通。

3.根据权利要求2所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述第二柜体（20）包括：导流组件（30），所述导流组件（30）设置于所述第二柜体（20）背离所述第一空腔（11）的一侧，所述导流组件（30）上设置有第一进风口和第一出风口，所述第一进风口和所述第一出风口均与所述第二空腔（21）连通，所述第二风机组件（13）和所述第一出风口连通。

4.根据权利要求3所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述导流组件（30）包括：第一板体（31）和第一挡水板体（32），所述第一挡水板体（32）设置于所述第一板体（31）背离所述第一空腔（11）的一侧，所述第一板体（31）上设置有所述第一进风口和所述第一出风口，所述第一挡水板体（32）和所述第一进风口相对设置。

5.根据权利要求4所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述导流组件（30）还包括：连接管（33），所述连接管（33）连接在所述第一板体（31）和所述第二风机组件（13）之间，所述连接管（33）的横截面积从所述第一板体（31）向所述第二风机组件（13）的方向上逐渐减小。

6.根据权利要求4所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述导流组件（30）还包括：过滤件（34），所述过滤件（34）设置于所述第一板体（31）和所述第一挡水板体（32）之间，且所述过滤件（34）和所述第一进风口相对应。

7.根据权利要求6所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述导流组件（30）还包括：密封件（35），所述密封件（35）设置于所述过滤件（34）和所述第一挡水板体（32）之间。

8.根据权利要求4所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述第一挡水板体（32）上设置有第二进风口，所述第二进风口处设置有进风百叶窗。

9.根据权利要求2所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述第一柜体（10）在所述第一空腔（11）背离所述第二空腔（21）的一侧设置有第二挡水板体，所述第二挡水板体设置有第三进风口，所述第三进风口和所述第一空腔（11）连通；以及，

所述第二挡水板体或所述第一柜体（10）的顶部设置有第二出风口，所述第二出风口和所述第一空腔（11）连通，所述第一风机组件（12）和所述第二出风口连通。

10.根据权利要求9所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述第三进风口处设置有进风百叶窗。