A Superconductor Flywheel Energy Storage System(SFES) mainly consists of a pair of non-contacting High Temperature Superconductor(HTS) bearings that provide very low frictional losses, a composite flywheel with high energy storage density. The HTS bearings, which offer dynamic stability without active control, are the key technology that distinguishes the SFES from other flywheel energy storage devices, and great effort is being put into developing this technology. The Superconductor Journal Bearing(SJB) mainly consists of HTS bulks and a stator, which holds the HTS bulks and also acts as a cold head. Static properties of HTS bearings provide data to solve problems which may occur easily in a running system. Since stiffness to counter vibration is the main parameter in designing an HTS bearing system, we investigate SJB magnetic force through static properties between the Permanent Magnet(PM) and HTS. We measure stiffness in static condition and the results are used to determine the optimal number of HTS bulks for a 100kWh SFES.
Vehicle braking in non-electrified rail systems wastes energy. Advanced flywheel technology presents a way to capture and reuse this braking energy to improve vehicle efficiency and so reduce the operating costs and environmental impact of diesel trains. This paper highlights the suitability of flywheels for rail vehicle applications, and proposes a novel mechanical transmission system to apply regenerative braking using a flywheel energy storage device. A computational model is used to illustrate the operation and potential benefits of the energy storage system.
A flywheel system which can compensate electric power is presented. The designed system has a capability of providing real and imaginary power instantaneously as well as storing energy. In this paper, a control algorithm is designed. The designed algorithm is to control the secondary side current of the wound rotor induction motor using voltage-based PWM inverter. The flywheel system has advantages in converter size and power quality improvement comparing to the conventional system.
A new type of flywheel energy storage system that has a horizontal axle with High $T_c$, superconductor bearings using Y123 single-domained crystals was developed.The dynamic Properties, stiffness and damping of the high $T_c$, superconductor radial bearings were experimentally estimated using a imbalance excitation method. The imbalance excitation method applied to this rotor- bearing system identified the identified stiffness and damping of the high temperature superconductor beatings to be 2.8 $3.3 {\times} 10^5 N/m and 775 204$ Nsec/m respectively.
In this paper, the rotational loss of the superconductor flywheel energy storage system (SFES) by motor/generator stator core was assessed. To do this, the vertical axial type SFES with journal type superconductor bearing was manufactured. To quantitatively assess the rotational loss by the stator core, the rotational losses by superconductor bearing and the degree of a vacuum were measured. In case of variation of the inner radius and outer radius of the stator core, the rotational losses were measured. From the experimental results, It is confirmed that the rotational loss can be reduced by means of the optimal stator core design.
Faults on power systems are inevitable phenomena. These faults can be classified by two categories, temporary and permanent faults. Without distinction of fault types, the faults would induce several changes on power system such as transmission line trip. Especially, the most common phenomena which loads experience by the power system fault is voltage sag. Voltage sags mean that the bus voltage maintains under 0.9 p.u. of rating for several cycles, and they give serious effects to operation of load devices. To ensure proper operation of the load, the flywheel systems, one of the energy storage system, are suggested in this paper. This paper demonstrates the efficiency of flywheel energy storage system against voltage sag by PSCAD/EMTDC simulation.
In this paper, the Superconductor flywheel energy storage system (SFESS) was used for the load frequency control (LFC) of an interconnected 2 area power system. The robust SFESS controller using quantitative feedback theory (QFT) was designed to improve control performance in spite of parameter uncertainty and unexpected disturbances. An overlapping decomposition method was applied to simplify SFESS controller design for the interconnected 2 area power system. The model for simulation of the interconnected 2 area power system included the reheat steam turbine, governor, boiler dynamics and nonlinearity such as governor deadband and generation rate constraint (GRC). To verify robust performance of proposed SFESS controller, dynamic simulation was performed under various disturbances and parameters variation of power system. The results showed that the proposed SFESS controller was more robust than the conventional method.
The energy storage systems are being widely researched for the electric power. The operations running in a vacuum chamber mainly consists of a composite flywheel rotor, superconductor bearings, a motor/generator and its controller. Among composed the apparatus, the floating magnet bearing consists of the ring-type permanent magnets with epoxy resin impregnation for reinforcement and surface protection. In order to storage as much energy as possible, the flywheel is supposed to be rotated with very high speed. The magnetic field is analyzed by using the Maxwell 2D/3D for the simulations.
최근, 전력산업에서는 지구 온난화에 대비하여 에너지 이용 효율 극대화하기 위한 방안으로 초전도 에너지 저장 장치에 큰 관심을 가지고 있다. 초전도 에너지 저장장치는 비 첨두시에 대량의 전기에너지를 손실 없이 자계 또는 운동 에너지의 형태로 저장하였다가 첨두시에 이를 다시 전기에너지로 변환하여 사용함으로서 피크부하의 균등화 및 순간정전 보상을 실현, 전기 에너지 이용 효율의 극대화를 기할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 초전도 에너지 저장기술에 대한 개념, 연구개발 현황 및 그 적용 사례 등을 조사, 분석하여, 전력계통 적용 기반기술을 확립하고자 한다.
한국초전도학회 1999년도 High Temperature Superconductivity Vol.IX
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pp.310-314
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1999
A prototype of Flywheel Energy Storage System with high Tc superconducting bearings was fabricated and tested to verify its applicability for the energy industry. The moment of inertia of assembled wheel with rotor magnets is about 1.072${\times}$10$^{-1}$ Kg-m$^2$. The wheel was designed to withstand its integrity up to the rotation speed of 20,000 rpm. YBCO bulk superconductors prepared by seed growth method were used as bearing to levitate and stabilize the rotating wheel. High speed rotation of the flywheel without mechanical contact was achieved by using specially designed Halbach type motor. The flywheel system showed very high stability during test operation performed up to the speed of about 10,000rpm. The energy loss measured by free decay test performed between 9,300 rpm and 7,000 rpm was calculated as about 45 W.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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