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高温超导磁储能电池设计与优化

发布时间:2018-11-08 18:42
【摘要】:随着高温超导带材工艺的不断提高,低温系统等相关技术的快速发展,高温超导磁储能系统逐渐开始在很多行业崭露头角,它可以实现能量无耗存储,并且具有快速响应、功率调节与补偿等多方面优势,正因为这些优势,超导磁储能系统可以应用在电力系统、新型能源系统(如风电、光伏等)、脉冲电源、UPS等众多场景。SMES的特点是储能容量大,结构复杂、体积庞大、造价不菲,所以在目前的应用场景受到了很大地限制,其主要应用于电力系统。但是,如果克服超导磁体上述的一些弊端,将磁储能系统小型化甚至微型化,就能使其广泛应用于更多的民用领域。因此,本文主要从高温超导磁储能电池系统的整个系统设计出发,对超导磁储能电池各个组件的实现方案进行研究与设计,同时对每一部分设计的核心思想进行分析,并阐述设计的重点。其次,在超导核心磁体的优化设计过程中,我们提出了多次仿真、迭代计算求解磁体临界电流的方式,这种方法在仿真阶段可直接求解出磁体的临界电流,并且计算较为方便,获取的也是实时运行的临界电流,更符合实际情况。通过这种临界电流的求解方式,并采用混合带材等优化方式,对单螺线管型磁体进行优化设计,采用有限元软件仿真计算,最终,对核心磁体的性能进行了有效地改善。
[Abstract]:With the continuous improvement of HTS tape technology and the rapid development of related technologies such as low temperature system, HTS magnetic energy storage system is gradually emerging in many industries, it can achieve energy consumption storage, and has a rapid response. Because of these advantages, superconducting magnetic energy storage system can be used in power system, new energy system (such as wind power, photovoltaic, etc.), pulse power supply, etc. SMES is characterized by its large energy storage capacity, complex structure, huge volume and high cost, so it is limited in the current application scenarios and is mainly used in power system. However, if we overcome the disadvantages of superconducting magnets and miniaturize the magnetic energy storage system, it can be widely used in more civil fields. Therefore, starting from the whole system design of HTS magnetic energy storage battery system, this paper studies and designs the realization scheme of each component of superconducting magnetic energy storage battery, and analyzes the core ideas of each part of the design. The key points of the design are expounded. Secondly, in the process of optimization design of superconducting core magnets, we put forward several simulation methods to iteratively calculate the critical current of the magnets. This method can directly solve the critical currents of the magnets in the simulation stage, and the calculation is more convenient. The critical current is also obtained in real-time operation, more in line with the actual situation. Through the solution of the critical current and the optimization of mixed strip, the single solenoid magnet is optimized and calculated by finite element software. Finally, the performance of the core magnet is improved effectively.
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM26;TM912

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本文编号:2319333


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