隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,SMES(Superconducting Magnetic Energy Storage,超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng))也逐漸步入人們的生產(chǎn)生活中。將SMES接入電力系統(tǒng)中,可以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、改善電能質(zhì)量、提供系統(tǒng)備用容量、進(jìn)行分散電源系統(tǒng)能量管理,相比于其他儲能方式,還具有儲能效率高、技術(shù)較簡單、無機(jī)械轉(zhuǎn)動損耗、響應(yīng)速度快等優(yōu)點。超導(dǎo)儲能磁體作為SMES中的核心部件,起著接收、儲存、快速分配電磁能的作用,因此越來越多的研究人員對其進(jìn)行深入研究。當(dāng)SMES儲能量較大時,超導(dǎo)儲能磁體在運行過程中會產(chǎn)生很強的漏磁場,這直接影響到周圍敏感電子設(shè)備和工作人員的工作環(huán)境,對電子設(shè)備造成電磁干擾甚至損壞,對周圍工作人員的安全造成威脅。因此,降低SMES運行中在周圍產(chǎn)生的漏磁場十分重要。本文首先闡明了研究降低SMES運行中產(chǎn)生漏磁場的背景和意義,對SMES的工作原理及其組成部分做簡要介紹,總結(jié)了SMES的發(fā)展及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。其次介紹了分析漏磁場所需的電磁場理論基礎(chǔ)和有限元分析方法,介紹了對超導(dǎo)儲能磁體進(jìn)行建模仿真的有限元分析軟件COMSOL Multiphysics,介紹了遺傳算法和序列二次規(guī)劃算法的相關(guān)知識以及結(jié)合兩種算法的優(yōu)點組合成的遺傳序列二次規(guī)劃法。再次介紹了超導(dǎo)材料的分類及選取,以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo),基于遺傳序列二次規(guī)劃法對單螺管型超導(dǎo)儲能磁體的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計算,并用COMSOL對其進(jìn)行建模仿真分析,提取出距離磁體中心2m處的最大磁場強度。最后分析了超導(dǎo)儲能磁體漏磁場的屏蔽原理,基于改變磁體結(jié)構(gòu)來降低漏磁場的方法,設(shè)計了五種多螺管復(fù)合型結(jié)構(gòu)超導(dǎo)儲能磁體作為改進(jìn)方案,并分別計算電感值,以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo),基于遺傳序列二次規(guī)劃法對磁體參數(shù)分別進(jìn)行優(yōu)化,利用COMSOL對五種改進(jìn)方案的磁體進(jìn)行建模仿真分析,提取出需對比分析的仿真數(shù)據(jù)。先分別從漏磁場大小、漏磁場分布以及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對比分析,再綜合分析得出結(jié)論。結(jié)果表明,五種改進(jìn)方案都可在一定程度上降低漏磁場,其中以方案五屏蔽效果最好,方案二有一定的屏蔽效果并且強漏磁分布在磁體上下兩端的同時消耗的超導(dǎo)帶材最少。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM26
【部分圖文】：

磁體產(chǎn)生的強磁場采取相應(yīng)的屏蔽和場會對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利的影響，會部分將電能以電磁能的形式儲存起來，需儲存的能量E 可由下式求得：2SMES SMES SMES12E L I的電感值；SMESI 為超導(dǎo)儲能磁體的工S 系統(tǒng)的核心元件，由于其工作在直流用直流電流。最早的 SMES 結(jié)構(gòu)是由那以后對 SMES 設(shè)備的設(shè)計研究都以了使SMES與電力系統(tǒng)處于適當(dāng)?shù)碾妷?

0qJt 00 mε (1 )μ (1 )D EB HJ E 一般取值為 ε0=8.854×1的計算公式為：ex scB B Bsc為內(nèi)部感應(yīng)磁場(T)。圖 2.2 所示。

多螺管復(fù)合結(jié)構(gòu)超導(dǎo)儲能磁體的漏磁場研究擴(kuò)展建模功能，用來分析電磁學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、聲學(xué)、流體流動、傳熱的實際工程問題。在軟件平臺中，附加模塊與 LiveLink 產(chǎn)品可以自由哪一領(lǐng)域的建模工作，都遵循統(tǒng)一的建模工作流程。SOL 以有限元分析法為基礎(chǔ)，要對真實物理現(xiàn)象進(jìn)行仿真，可通過偏微分方程組來實現(xiàn)。如今，被科學(xué)家稱為“第一款真正的任意多物軟件”。COMSOL 用解數(shù)學(xué)問題的方法來求解真實物理現(xiàn)象，以高效的多場雙向直接耦合分析能力實現(xiàn)了高度精確的數(shù)值仿真。目前已經(jīng)、化學(xué)反應(yīng)、彌散、電磁學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[44-46]。SOL 軟件 5.4 版本的三維(3D)應(yīng)用模式主界面截圖如圖 2.3 所示。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳逸倫;;超導(dǎo)儲能的應(yīng)用與展望[J];中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè);2017年08期

2 徐順致;;超導(dǎo)儲能在改善用戶電能質(zhì)量方面的分析[J];民營科技;2013年02期

3 李海濱;李雪;胡富靜;;超導(dǎo)儲能技術(shù)在現(xiàn)代配電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J];技術(shù)與市場;2012年09期

4 單德鵬;白燁;王秋良;;超導(dǎo)儲能系統(tǒng)用斬波器的原理及設(shè)計[J];低溫物理學(xué)報;2007年01期

5 余運佳，惠東;小型超導(dǎo)儲能產(chǎn)品裝置[J];低溫與超導(dǎo);1996年04期

6 余運佳;超導(dǎo)儲能電力應(yīng)用的新進(jìn)展[J];低溫與超導(dǎo);1995年02期

7 余運佳;超導(dǎo)儲能應(yīng)用于電力方面的研究[J];高技術(shù)通訊;1995年11期

8 江云;超導(dǎo)儲能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];電工電能新技術(shù);1982年01期

9 李學(xué)斌;趙彩宏;肖立業(yè);;超導(dǎo)儲能用大功率換流器及其控制技術(shù)[J];電力電子技術(shù);2006年05期

10 勵慶孚;電力系統(tǒng)中應(yīng)用的超導(dǎo)儲能裝置[J];低溫與超導(dǎo);1985年04期

相關(guān)會議論文 前7條

1 徐德鴻;;超導(dǎo)儲能技術(shù)[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展（下冊）[C];1999年

2 席在榮;關(guān)天祺;;具有超導(dǎo)儲能裝置的電力系統(tǒng)H_∞控制:哈密頓函數(shù)方法[A];第二十屆中國控制會議論文集（下）[C];2001年

3 ;云南風(fēng)電的背后:智能微網(wǎng)與超導(dǎo)儲能[A];中國農(nóng)機(jī)工業(yè)協(xié)會風(fēng)能設(shè)備分會《風(fēng)能產(chǎn)業(yè)》（2014年第7期)[C];2014年

4 趙彩宏;王曉剛;肖立業(yè);林良真;余運佳;;綜合功能型串聯(lián)超導(dǎo)儲能(SSMES)的研究[A];加入WTO和中國科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機(jī)遇、責(zé)任和對策（下冊）[C];2002年

5 周羽生;郭芳;戴陶珍;李敬東;唐躍進(jìn);;超導(dǎo)電感儲能高功率脈沖技術(shù)及其仿真研究[A];2004年中國材料研討會論文摘要集[C];2004年

6 林良真;;超導(dǎo)電力技術(shù)發(fā)展動態(tài)與前景[A];中國高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)第二十四屆學(xué)術(shù)年會論文集（下冊）[C];2008年

7 王康;洪元瑞;辛煥海;甘德強;;超導(dǎo)儲能裝置非線性魯棒控制器設(shè)計[A];中國高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)第二十四屆學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2008年

相關(guān)重要報紙文章 前6條

1 本報記者 馬佳;發(fā)揮超導(dǎo)儲能技術(shù)在能源互聯(lián)中的作用[N];國家電網(wǎng)報;2016年

2 清華大學(xué)電機(jī)系教授 蔣曉華;可控超導(dǎo)儲能技術(shù)[N];中國電子報;2003年

3 通訊員諸嘉慧 記者張逸飛;公司研發(fā)高溫超導(dǎo)儲能磁體[N];國家電網(wǎng)報;2014年

4 諸嘉慧　張逸飛;公司超導(dǎo)電力應(yīng)用技術(shù)取得突破[N];國家電網(wǎng)報;2011年

5 諸嘉慧　張逸飛;公司首個超導(dǎo)前沿應(yīng)用研究通過驗收[N];國家電網(wǎng)報;2010年

6 本報記者 張玲　本報通訊員 宮宇 完顏新峰;創(chuàng)新引得祥瑞來[N];濟(jì)寧日報;2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 李君;電流型超導(dǎo)儲能變流器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2005年

2 羅平;快速全局優(yōu)化算法及其在高溫超導(dǎo)儲能磁體中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2006年

3 戴陶珍;傳導(dǎo)冷卻高溫超導(dǎo)儲能磁體的電磁熱綜合分析[D];華中科技大學(xué);2006年

4 李海濤;基于超導(dǎo)儲能脈沖變壓器的脈沖電源模式研究與系統(tǒng)設(shè)計[D];西南交通大學(xué);2012年

5 徐穎;考慮電磁動態(tài)特性的高溫超導(dǎo)儲能磁體設(shè)計方法研究[D];華中科技大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙騰躍;多螺管復(fù)合結(jié)構(gòu)超導(dǎo)儲能磁體的漏磁場研究[D];蘭州交通大學(xué);2019年

2 陳錚;高溫超導(dǎo)儲能線圈應(yīng)力應(yīng)變分析[D];北京交通大學(xué);2019年

3 劉君;高溫超導(dǎo)儲能磁體幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化[D];南京郵電大學(xué);2018年

4 李卓敏;超導(dǎo)儲能釋放控制技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2008年

5 毛振鵬;基于超導(dǎo)儲能的動態(tài)電壓跌落補償策略的研究[D];蘭州理工大學(xué);2013年

6 路亞新;基于DSP的超導(dǎo)儲能裝置協(xié)調(diào)控制策略研究[D];西安理工大學(xué);2008年

7 杜曉紀(jì);復(fù)合螺管式微型超導(dǎo)儲能磁體的多目標(biāo)優(yōu)化[D];中國科學(xué)院研究生院（電工研究所）;2004年

8 王建民;超導(dǎo)儲能脈沖系統(tǒng)中IGBT應(yīng)用研究[D];西南交通大學(xué);2010年

9 楊徉;單螺管型高溫超導(dǎo)儲能磁體的漏磁場分析與同軸式主動屏蔽研究[D];蘭州交通大學(xué);2015年

10 竇海;超導(dǎo)儲能裝置應(yīng)用于風(fēng)光發(fā)電平滑功率輸出的研究[D];西安理工大學(xué);2010年

本文編號：2813296