超導磁儲能能量交互模型及其應用研究.pdf

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

2、超導磁儲能系統(tǒng)在各種電力系統(tǒng)應用中的實用方案設計及應用可行性分析。本文的主要研究內容、貢獻和創(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)，提煉出超導磁儲能系統(tǒng)用于解決各種電力系統(tǒng)問題的本質特征，并利用能量守恒和等效電路變換原則，構建了超導磁儲能系統(tǒng)的能量交互電路模型，為從事超導技術領域應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，更利于研究人員進行超導磁體的各向異性分析、交流損耗計算、線圈結構優(yōu)化設計

3、及制冷系統(tǒng)優(yōu)化設計等。
　　2.從電路-磁場-超導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)學歸納和數(shù)據(jù)擬合方法，進一步拓展了直接與超導磁儲能磁體工作電流相關的超導體模型，為從事電氣工程領域應用的研究人員提供了具有獨立輸入輸出關系、并能真實反映超導體特性的超導磁儲能元件。
　　3.開發(fā)了超導磁儲能能量交互實驗平臺，一方面可用于超導磁儲能系統(tǒng)并網(wǎng)前的能

4、量交互性能測試和評估，另一方面，還可以為實際超導磁儲能磁體及功率調節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化設計提供必要的實驗測試和數(shù)據(jù)支撐。同時，針對低壓用電側應用，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。
　　4.提出了超導磁儲能-低溫氫能-燃料電池復合應用方案和超導磁儲能-低溫氫能-超導直流電纜復合應用方案，完成了面向低溫液氫燃料電池汽車應用、低壓直流微型電網(wǎng)應用及未來智能電網(wǎng)應用的實用超導磁儲能系統(tǒng)方案設計及技術可行性分析，并通