飞轮储能作为一种高效、清洁的储能方式,目前受到广泛的关注;利用碳纤维复合材料制备高速储能飞轮具有广阔的应用场景。这里以提升飞轮转子的储能密度为目标,对复合材料高速储能飞轮的结构进行了优化设计。首先针对T700某型号碳纤维复合材料转子,建立了储能密度优化的数学模型;然后结合粒子群优化算法,通过MATLAB编程实现了对储能转子的结构参数优化,得到优化后的轮毂外径为170mm,层间过盈量为0.3mm,复合材料轮环各层的径向厚度为15mm,最终使得飞轮的储能密度提升了22.8%。

根据汽车飞轮电池用复合材料飞轮的实际结构,考虑了非均布力和轮辐预紧力的影响,用三维有限元对纤维缠绕复合材料飞轮进行了强度分析,得到了飞轮轮缘的应力分布等值线图,指出了应力集中发生的区域和大小,为飞轮的结构设计和飞轮试验提供了理论依据.

针对常规液压蓄能器储能密度低,影响工程机械能量回收效率的问题,研究飞轮式液压蓄能器在工程机械液压系统中的应用,目的是提高系统能量回收效率,改善常规液压蓄能器的低储能密度。提出一种基于飞轮式液压蓄能器和四配流窗口轴向柱塞马达的挖掘机动臂泵控系统,利用AMESim软件建立系统仿真模型,通过仿真参数匹配,与挖掘机动臂阀控系统对比分析能耗特性。结果显示,动臂下降过程中飞轮式液压蓄能器能量回收效率为81.7%,储能密度为4.64 W·h/kg,比普通液压蓄能器的储能密度1.7 W·h/kg提高了约2.73倍。

为提高电梯系统蓄能器的能量回收效率,提出一种将液压蓄能器与飞轮蓄能器相结合的新型液压飞轮蓄能器。利用AMESim建立液压飞轮蓄能器的仿真模型,并将它应用于新型电梯系统。结果表明:该新型液压蓄能器液压飞轮蓄能器回收的动势能总量可达到100 kJ,能量密度提高至4.02 W·h/kg,且位移和压力变换都比较平缓,工作性能稳定。

为提高普通液压蓄能器的能量密度和检验四配流窗口液压泵样机在能量回收方面的性能,利用AMESim搭建液压飞轮蓄能器和四配流窗口轴向柱塞泵的物理仿真模型,并结合重物举升模型和液压挖掘机动臂升降的特性构建了相关的能量回收液压回路,求得变量泵排量与重物运动速度微分方程。通过重物静态升降工况的参数匹配,进一步分析了液压飞轮蓄能器的能量密度和能量回收效果。仿真结果表明:相同体积下的液压飞轮蓄能器和普通液压蓄能器相比,液压飞轮蓄能器在兼顾能量回收效率的同时提高了89.4%的储能密度;运用所求得的微分方程控制泵的斜盘倾角,减小了负载的抖动。

由于节能减排的需要,液压系统中的能量损耗成为研究热点,采取合适的方式对液压能进行储存至关重要。通过总结液压系统中常见的储能方式,引出对以蓄能器为储能元件的液压式储能技术的详细介绍,梳理了液压储能技术的发展及改进情况,提出了未来的研究方向,为相关行业技术人员了解国内外液压储能技术的研究现状及研发新的液压储能技术提供参考。

传统工程机械采用的皮囊式蓄能器储能密度低,当配合回转机构进行驱动和能量回收时,蓄能器内外压差较小时能量充放效果差,为此提出一种基于恒压蓄能器调控下制动能回收方案。介绍了恒压蓄能器原理,对比恒压蓄能器与皮囊蓄能器储能密度。回转机构制动能回收方案采用马达结合恒压蓄能器进行能量回收,通过SimulationX软件搭建仿真模型,分析回收方案回收效率。因恒压蓄能器加工工艺难度较大,尤其对气密性和气囊要求较高,提出恒压蓄能器工艺方案,并

针对现有蓄能器储能密度低导致体积过大的问题,提出一种气体压缩与气液溶解相结合的混合储能方式。以CO2-H2O作为储能介质,采用自主搭建实验台进行了储能特性的实验研究。结果表明:CO2和H2O的溶解度增大使得混合储能技术的升压范围明显低于常规蓄能器,在压力变化范围相同的情况下,该蓄能器储存能量更多;蓄能器初始压力、储能速度以及气液比例是影响气液溶解式蓄能器储能密度的三个因素,蓄能器初始压力越高、储能速度越低,储能密度改善越明显

基于典型压缩空气储能系统工作原理，运用热力学理论建立了压缩过程、储气系统和膨胀发电过程的理论分析模型。采用储能效率和储能密度作为评价指标，揭示了压缩空气储能系统在等温、绝热和多级多变工作过程下的工作特性，分析比较了恒压和恒容储气方式对有效能、储气罐容积等系统性能的影响规律。结果表明增大储气压力以及采用多级压缩和多级膨胀过程可提高储能系统的效率和储能密度。采用恒压式储气罐可减小储气容积。分析模型和研究结果可为设计高效的压缩空气储能系统循环形式提供基础。