Performance test of flywheel energy storage device

doi:10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0278

Abstract

Abstract:

The strategic goals of "carbon peak" and "carbon neutral" are getting more and more attention. Flywheel energy storage, as a physical energy storage method, is being gradually promoted because of its high power density, short response time, long life and other characteristics, and efficiency is one of the important preconditions for industrialization promotion. The charging and discharging efficiency of a 500 kW/100 kW·h flywheel energy storage system was measured using the electric energy measurement method. The charging and discharging cycle of the flywheel energy storage system ranged from 4000 to 6000 to 4000 r/min. In the experiment, the system's charge-discharge cycle efficiency was 83.23%. The motor's electrically generated cycle efficiency was 90.49%. The charge-discharge conversion efficiency of the converter was 92%. The test results showed that the motor's efficiency could increase to 97%, the efficiency of the converter could be 98%, and the efficiency of the charge-discharge cycle could increase to above 87%.

Key words: flywheel energy storage system, electric energy measurement, charging and discharging efficiency

CLC Number:

TH 133

Xing ZHANG, Peng RUAN, Liuli ZHANG, Gangling TIAN, Baohong ZHU. Performance test of flywheel energy storage device[J]. Energy Storage Science and Technology, 2021, 10(5): 1674-1678.

Figures/Tables 7

Fig. 1

Fig. 2

Table 1

Table 2

Table 3

Table 4

Table 5

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循环次数	测试内容/(r·min^-1)	网侧能量/(W·h)	E_c/(W·h)	E_d/(W·h)	η_G/%
第1次	充电：4000→5000	-20038.46	-20042.13	16681.62	83.23%
第1次	放电：5000→4000	16787.37
第2次	充电：4000→5000	-19826.07
第2次	放电：5000→4000	16436.62
第3次	充电：4000→5000	-19936.02
第3次	放电：5000→4000	16638.56
第4次	充电：4000→5000	-20196.66
第4次	放电：5000→4000	16828.33
第5次	充电：4000→5000	-20213.43
第5次	放电：5000→4000	16717.24

循环次数	测试内容/(r·min^-1)	直流侧能量/(W·h)	E'_c/(W·h)	E'_d/(W·h)	η_D/%
第1次	充电：4000→5000	-9263.20	-9422.48	8151.26	86.51
第1次	放电：5000→4000	8152.00
第2次	充电：4000→5000	-9454.80
第2次	放电：5000→4000	8139.90
第3次	充电：4000→5000	-9491.10
第3次	放电：5000→4000	8217.10
第4次	充电：4000→5000	-9468.50
第4次	放电：5000→4000	8107.90
第5次	充电：4000→5000	-9434.80
第5次	放电：5000→4000	9263.20

循环次数	测试内容/(r·min^-1)	电机侧能量/(W·h)	E"_c/(W·h)	E"_d/(W·h)	η_M/%
第1次	充电：4000→5000	-9114.20	-9266.54	8385	90.49%
第1次	放电：5000→4000	8386.30
第2次	充电：4000→5000	-9298.70
第2次	放电：5000→4000	8374.40
第3次	充电：4000→5000	-9332.60
第3次	放电：5000→4000	8453.50
第4次	充电：4000→5000	-9310.30
第4次	放电：5000→4000	8339.70
第5次	充电：4000→5000	-9276.90
第5次	放电：5000→4000	8445.23

循环次数	测试内容/(r·min^-1)	电网侧功率/W	直流侧功率/W	转换效率/%
第1次	充电：4000→5000	-360320	-356080	98.82
第1次	放电：5000→4000	346300	353560	97.95
第2次	充电：4000→5000	-360390	-355980	98.78
第2次	放电：5000→4000	344960	353420	97.61
第3次	充电：4000→5000	-358980	-355400	99.00
第3次	放电：5000→4000	344060	352310	97.66
第4次	充电：4000→5000	-358930	-355560	99.06
第4次	放电：5000→4000	344800	352710	97.76
第5次	充电：4000→5000	-360040	-355880	98.84
第5次	放电：5000→4000	346000	352940	98.03
电网侧变流器充电效率η'_c		98.90%
电网侧变流器放电效率η'_d		97.80%

循环次数	测试内容/(r·min^-1)	直流侧功率/W	电机侧功率/W	转换效率/%
第1次	充电：4000→5000	-169940	-167880	98.79
第1次	放电：5000→4000	173150	178290	97.12
第2次	充电：4000→5000	-169760	-167500	98.67
第2次	放电：5000→4000	172480	177000	97.45
第3次	充电：4000→5000	-169800	-167480	98.63
第3次	放电：5000→4000	172530	177120	97.41
第4次	充电：4000→5000	-169830	-167290	98.50
第4次	放电：5000---4000	172800	177450	97.38
第5次	充电：4000→5000	-169810	-166630	98.13
第5次	放电：5000→4000	172630	177150	97.45
电机侧变流器充电效率η'_c		98.54%
电机侧变流器放电效率η'_d		97.36%