物理储能技术

本书是一部系统论述物理储能技术的专著，分三篇全面系统地展示压缩空气储能、蓄热和飞轮储能等物理储能技术基本原理与集成理论、系统分析优化方法、典型系统特性规律、系统与关键部件优化设计、典型系统实例与应用等。

目录
丛书序
前言
第一篇 压缩空气储能
第1章 压缩空气储能概述 3
1.1 市场应用前景 3
1.1.1 应用价值分析 3
1.1.2 市场需求与前景 5
1.2 分类与原理 7
1.3 国内外研发与应用现状 15
参考文献 22
第2章 系统建模 24
2.1 系统性能指标 24
2.2 典型单元模型 24
2.2.1 压缩机模型 24
2.2.2 膨胀机模型 27
2.2.3 蓄热换热器模型 29
2.2.4 蓄冷换热器模型 30
2.2.5 储气室模型 33
2.3 系统模型与求解 36
2.3.1 设计点计算模型与求解方法 36
2.3.2 变工况计算模型与求解方法 37
参考文献 41
第3章 系统优化分析方法 43
3.1 分析方法 43
3.1.1 分析方法介绍 43
3.1.2 典型案例分析 49
3.2 对应点优化方法 52
3.2.1 优化方法介绍 52
3.2.2 典型案例分析 60
参考文献 66
第4章 典型系统全工况特性 67
4.1 热力学特性 67
4.2 变工况特性 73
4.2.1 运行策略比较 73
4.2.2 负荷特性影响 77
4.2.3 环境温度影响 83
4.3 动态特性 85
4.3.1 储能过程 85
4.3.2 释能过程 89
4.3.3 整体系统 93
参考文献 96
第5章 系统与关键部件优化设计 97
5.1 系统方案设计 97
5.2 压缩机设计 98
5.2.1 总体设计 98
5.2.2 气动设计 104
5.2.3 结构与强度设计 108
5.2.4 变工况设计 113
5.3 膨胀机设计 116
5.3.1 总体设计 118
5.3.2 气动设计 118
5.3.3 结构与强度设计 125
5.3.4 变工况设计 130
5.4 蓄热换热器设计 131
5.4.1 蓄热器设计 131
5.4.2 换热器设计 146
5.5 储气装置设计 160
5.5.1 储气装置分类 160
5.5.2 设计参数及评价指标 160
5.5.3 地面储气装置设计 163
5.5.4 地下储气库设计 168
参考文献 169
第二篇 蓄热
第6章 蓄热概述 173
6.1 市场应用需求 173
6.2 分类与原理 175
6.2.1 蓄热技术分类 175
6.2.2 蓄热技术原理 176
6.3 国内外研发与应用现状 178
6.3.1 显热蓄热技术 178
6.3.2 相变蓄热技术 182
6.3.3 热化学蓄热技术 186
参考文献 188
第7章 蓄热材料 190
7.1 材料制备方法 190
7.1.1 吸附法 190
7.1.2 微胶囊法 190
7.1.3 溶胶-凝胶法 191
7.1.4 插层法 191
7.1.5 烧结法 191
7.1.6 制备方法对比 191
7.2 材料性能测试与表征方法 192
7.2.1 比热容 192
7.2.2 密度 193
7.2.3 导热系数 194
7.2.4 熔点 196
7.2.5 熔化热 198
7.2.6 凝固点 199
7.2.7 热重 200
7.3 典型材料性能参数 200
7.3.1 显热蓄热材料 200
7.3.2 相变蓄热材料 204
7.3.3 热化学蓄热材料 208
参考文献 210
第8章 蓄热单元 211
8.1 显热蓄热(冷) 211
8.1.1 亚临界水蓄热 211
8.1.2 岩石填充床蓄热(冷) 225
8.2 相变蓄热 230
8.2.1 结构型式 230
8.2.2 数值模型 231
8.2.3 性能分析 233
参考文献 245
第9章 蓄热系统 246
9.1 面向清洁供暖的蓄热系统 246
9.1.1 水蓄热系统 246
9.1.2 高温固体电蓄热技术 247
9.1.3 相变电蓄热技术 248
9.2 面向分布式能源系统的蓄热(冷)系统 248
9.2.1 分布式蓄冷系统 248
9.2.2 分布式蓄热系统 250
参考文献 253
第三篇 飞轮储能
第10章 飞轮储能概述 257
10.1 飞轮储能系统结构 257
10.2 应用需求 258
10.3 国外研发与应用现状 260
10.4 国内研发与应用现状 262
10.5 飞轮储能系统性能指标 264
参考文献 269
第11章 飞轮技术 272
11.1 主要技术指标及研究现状 272
11.1.1 主要技术指标 272
11.1.2 飞轮技术研究现状 273
11.2 飞轮材料与结构设计 275
11.2.1 材料选择 275
11.2.2 结构设计 277
11.2.3 应力分析 280
11.3 飞轮设计实例 287
11.3.1 结构型式 287
11.3.2 尺寸计算 287
11.3.3 强度校核 289
参考文献 291
第12章 飞轮电机 293
12.1 飞轮电机类型 293
12.1.1 感应电机 293
12.1.2 磁阻电机 294
12.1.3 永磁电机 296
12.2 飞轮电机设计 298
12.2.1 电磁方案设计 298
12.2.2 机械结构设计 300
12.2.3 应力分析 301
12.2.4 案例分析 302
12.3 飞轮电机损耗 306
12.3.1 损耗特性 306
12.3.2 散热方式 307
12.3.3 温度分布 310
参考文献 313
第13章 轴承及飞轮电机轴系转子动力学 316
13.1 飞轮轴承主要类型 316
13.1.1 机械轴承 316
13.1.2 磁轴承 317
13.2 主动磁轴承设计 322
13.2.1 磁轴承磁铁及电磁力模型 322
13.2.2 径向磁轴承定子和转子设计 324
13.2.3 轴向电磁轴承定子和转子设计 326
13.3 主动磁轴承控制系统设计 327
13.3.1 主动磁轴承控制系统基本框架 327
13.3.2 磁轴承位移传感器 328
13.3.3 磁轴承电流功率放大器 328
13.3.4 磁轴承控制系统建模及控制分析 330
13.4 飞轮电机轴系转子动力学设计 332
13.4.1 飞轮电机轴系 332
13.4.2 转子动力学分析 335
参考文献 343
第14章 变流器 346
14.1 飞轮储能系统拓扑结构 346
14.2 储能变流器拓扑与控制原理 346
14.2.1 储能变流器的拓扑结构 347
14.2.2 储能变流器的d-q模型 347
14.2.3 储能变流器的并网控制原理 349
14.3 电机变流器拓扑与控制原理 350
14.3.1 空间矢量脉宽调制技术 351
14.3.2 电机系统充电控制策略及其仿真 352
14.3.3 电机系统放电控制策略及其仿真 356
14.4 飞轮变流器设计实例 357
14.4.1 500kW飞轮储能系统架构 357
14.4.2 500kW飞轮电机变流器设计 358
14.4.3 500kW储能变流器设计 359
14.4.4 三电平变流器调制方式设计 360
14.5 飞轮阵列 361
14.5.1 飞轮阵列的发展现状 361
14.5.2 飞轮阵列的仿真 362
参考文献 367