【摘要】：隨著現(xiàn)代信息科技技術(shù)的飛速發(fā)展,各類負載日益增加,電源的容量和質(zhì)量問題變得越發(fā)重要,電壓驟降和短時停電可能會導致重大損失,所以對儲能裝置的要求越來越高。SMES(超導磁儲能系統(tǒng))兩者交換是解決這個問題的優(yōu)秀解決方案之一。與傳統(tǒng)技術(shù)相比,SMES具有轉(zhuǎn)換效率可達95%、毫秒級的響應速度、不使用有毒物質(zhì)對環(huán)境污染小、大功率和大能量系統(tǒng)、壽命長及維護簡單等優(yōu)點。SMES設(shè)計的核心就是儲能磁體的優(yōu)化設(shè)計,但由于高溫超導帶材各向異性嚴重制約了磁體臨界電流密度的提高,從而使其儲能受到影響。為使磁體儲能能夠得到進一步提高,本文研究嘗試通過對其結(jié)構(gòu)加以優(yōu)化以及采用混合帶材的方法,希望通過改變磁體的磁場分布以達到提高儲能的目的。為實現(xiàn)這一過程,我們主要通過有限元分析軟件對磁體建模仿真,在磁體體積不變的前提下,首先以單螺線管型磁體為前提,研究不同徑高比對用不同帶材繞制的磁體儲能的影響,獲取儲能最高時的最佳徑高比,并通過電流迭代的方法獲取最大臨界電流提高儲能量。在此基礎(chǔ)上,通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化,建立二階梯結(jié)構(gòu)的磁體使儲能進一步提高,并獲得此時儲能最大時磁體結(jié)構(gòu)所滿足的條件,然后通過由單一帶材到混合帶材的使用進一步提高儲能。仿真結(jié)果表明,通過上述的結(jié)構(gòu)和帶材的優(yōu)化并結(jié)合電流迭代的手段,磁體的儲能效率明顯提高約61%,此外本文還對三階梯磁體進行了一定的仿真分析展望。
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM26
【圖文】：

科技技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機和計算機控制機器等敏感負載日益增加，電題變得越來越重要，電壓驟降和短時停電可能會導致許多情況下巨大的損置的要求越來越高[7]。SMES 是解決這個問題的優(yōu)秀解決方案之一。與傳統(tǒng) 系統(tǒng)具有高效率的電力儲存以及多次電能輸入輸出能力，特別是在近年來力發(fā)展，SMES 系統(tǒng)為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和質(zhì)量改善做出了巨大貢獻[8]。SMES 的主要組成部分有超導磁體、低溫系統(tǒng)、磁體保護系統(tǒng)、功率調(diào)節(jié)，圖 1.1 是 SMES 裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。美國的 LosAlamos National Laborato型，后來的 SMES 裝置的設(shè)計一般都是以此結(jié)構(gòu)作為參考模型。圖中右側(cè)MES 的必須部分，只是為了 SMES 與電力系統(tǒng)連接時可以快捷地選擇合適磁體是 SMES 設(shè)計中的重要組成部分，一般可以分為螺線管形磁體和環(huán)形管線圈還可以分為單螺線管磁體、組合型螺線管磁體和并行型螺線管磁體能效率高的優(yōu)點，但是缺點就是雜散磁場比較大。環(huán)形線圈的優(yōu)點是周圍但是結(jié)構(gòu)比較復雜、儲能量不高的缺點也不容忽視[9]。

圖 2.1 磁體的三個臨界參數(shù)的關(guān)系圖的結(jié)晶結(jié)構(gòu)具有方向性，所以有的超導材料本身就有各性的電磁特性。高溫超導帶材是具有顯著各向異性的超大的差別[36-39]。材 BSCCO 相比，第二代高溫超導帶材 YBCO 具有更高現(xiàn)與 BSCCO 的有所不同，兩種帶材的具體臨界電流與.2 所示：

【參考文獻】

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1 林海雪;;現(xiàn)代儲能技術(shù)應用概況及展望[J];電源學報;2015年05期

2 張荔敏;羊新勝;張勇;劉力源;朱運鵬;趙勇;;YBCO高溫超導螺管磁體的優(yōu)化設(shè)計[J];低溫物理學報;2015年02期

3 王浩;朱英偉;陳彬兵;姚領(lǐng);;100kJ空芯螺線管型YBCO超導儲能磁體的優(yōu)化設(shè)計[J];低溫物理學報;2014年06期

4 王晶晶;羅映紅;楊徉;魏蔚;;單螺管型高溫超導儲能磁體的ANSYS磁場仿真分析[J];低溫與超導;2014年05期

5 劉豪;唐躍進;任麗;;5kJ高溫超導環(huán)型儲能磁體電磁優(yōu)化設(shè)計[J];低溫與超導;2013年10期

6 李仕錦;程福龍;薄長明;;我國規(guī)模儲能電池發(fā)展及應用研究[J];電源技術(shù);2012年06期

7 王亮;嚴仲明;吳銳;朱英偉;王歡;王豫;;YBCO高溫超導磁體臨界電流密度快速確定方法[J];低溫物理學報;2012年02期

8 諸嘉慧;丘明;田軍濤;魏斌;來小康;;YBCO高溫超導磁體線圈的設(shè)計與優(yōu)化[J];稀有金屬材料與工程;2008年S4期

9 張文亮;丘明;來小康;;儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用[J];電網(wǎng)技術(shù);2008年07期

10 梁偉;唐躍進;李敬東;;Y系超導螺管儲能磁體的優(yōu)化設(shè)計[J];低溫物理學報;2005年S1期

本文編號：2723432