超導(dǎo)磁儲能能量交互模型及其應(yīng)用研究.pdf

1、超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)具有高儲能效率、高功率密度、快響應(yīng)速度的應(yīng)用優(yōu)勢，在未來智能電網(wǎng)中的高效、快速、智能化能量調(diào)控應(yīng)用中具有重要的研究和應(yīng)用價值。然而，由于超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)中的超導(dǎo)磁儲能磁體部分屬于應(yīng)用超導(dǎo)領(lǐng)域，而功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)部分則屬于電氣工程領(lǐng)域，學(xué)科之間的差異極大地限制了超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。為此，本文基于電路-磁場-超導(dǎo)體耦合分析方法，構(gòu)建了超導(dǎo)磁儲能能量交互模型和實驗平臺，實現(xiàn)了以上兩個研究領(lǐng)域之間的緊密耦合和友好橋接，并依此拓展了

2、超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)在各種電力系統(tǒng)應(yīng)用中的實用方案設(shè)計及應(yīng)用可行性分析。本文的主要研究內(nèi)容、貢獻(xiàn)和創(chuàng)新點可分為以下四大部分。
　　1.從能量交互分析的角度出發(fā)，提煉出超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)用于解決各種電力系統(tǒng)問題的本質(zhì)特征，并利用能量守恒和等效電路變換原則，構(gòu)建了超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)的能量交互電路模型，為從事超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究人員提供了與實際電力系統(tǒng)相等效的能量交互電路模型，更利于研究人員進(jìn)行超導(dǎo)磁體的各向異性分析、交流損耗計算、線圈結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

3、及制冷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計等。
　　2.從電路-磁場-超導(dǎo)體耦合分析的角度出發(fā)，根據(jù)實際能量交互過程中的超導(dǎo)磁儲能磁體運行特性和規(guī)律，建立了各向異性和交流損耗計算模型，并利用數(shù)學(xué)歸納和數(shù)據(jù)擬合方法，進(jìn)一步拓展了直接與超導(dǎo)磁儲能磁體工作電流相關(guān)的超導(dǎo)體模型，為從事電氣工程領(lǐng)域應(yīng)用的研究人員提供了具有獨立輸入輸出關(guān)系、并能真實反映超導(dǎo)體特性的超導(dǎo)磁儲能元件。
　　3.開發(fā)了超導(dǎo)磁儲能能量交互實驗平臺，一方面可用于超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)并網(wǎng)前的能

4、量交互性能測試和評估，另一方面，還可以為實際超導(dǎo)磁儲能磁體及功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計提供必要的實驗測試和數(shù)據(jù)支撐。同時，針對低壓用電側(cè)應(yīng)用，提出并驗證了具有非常高電能變換效率的常溫和低溫橋式直流斬波器技術(shù)。
　　4.提出了超導(dǎo)磁儲能-低溫氫能-燃料電池復(fù)合應(yīng)用方案和超導(dǎo)磁儲能-低溫氫能-超導(dǎo)直流電纜復(fù)合應(yīng)用方案，完成了面向低溫液氫燃料電池汽車應(yīng)用、低壓直流微型電網(wǎng)應(yīng)用及未來智能電網(wǎng)應(yīng)用的實用超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)方案設(shè)計及技術(shù)可行性分析，并通