一种超导储能装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种超导储能装置及其控制方法，其中超导储能装置包括：第一壳体、超导线圈和超导发电机，所述超导发电机的超导部件和所述超导线圈均设置于所述第一壳体内的超导环境中，所述超导发电机的电能输出端与所述超导线圈电连接。所述超导线圈和所述超导发电机的超导部件均设置于所述第一壳体的超导环境中，使得所述超导发电机和所述超导线圈均处于超导状态。所述超导发电机的电能输出端与所述超导线圈电连接，处于超导状态的超导发电机受驱动装置驱动发电，将产生的电能储存在超导线圈内。超导发电机和超导线圈均处于超导状态，不会对超导线圈的储能密度造成限制，提高超导储能装置的储能效率。

A superconducting energy storage device and its control method

A superconducting magnetic energy storage provided by the invention can device and its control method, including superconducting magnetic energy storage device comprises a first shell, superconducting coil and superconducting generator, the superconducting superconducting components of superconducting generators and the superconducting coils are arranged in the first shell, the power output end and the superconducting coil electrically connected with the superconducting generator. The superconducting parts of the superconducting coil and the superconducting generator are arranged in the superconducting environment of the first shell, so that both the superconducting generator and the superconducting coil are in the superconducting state. The power output end of the superconducting generator is electrically connected with the superconducting coil, and the superconducting generator in the superconducting state is driven by the drive device to generate electricity, and the generated electric energy is stored in the superconducting coil. The superconducting generator and the superconducting coil are in superconducting state, which will not limit the energy storage density of the superconducting coil and improve the energy storage efficiency of the superconducting energy storage device.

【技术实现步骤摘要】
一种超导储能装置及其控制方法
本专利技术涉及能量存储领域，特别涉及一种超导储能装置及其控制方法。
技术介绍
目前比较常用的移动端电能的储能方式主要有电池储能、超级电容储能。电池充放电速度慢，不能满足瞬时大功率交换，且充放电次数有限，并存在环境污染问题；超级电容能量密度过低，储能容量小。二者均有比较明确的局限性。1908年荷兰人卡表林·温纲斯把氦气液化，制出了液氦，液氦的温度在摄氏零下269度(4.2K)。铌、钛、铌三锡在摄氏零下269度时，电阻突然消失。金属电阻的完全消失，称为超导电性，具有超导电性的金属、化合物、元素称为超导体。超导体经过近百年的曲折发展，超导线材的性能正在提高，并研制出了摄氏零下196度(77K)的高温超导体，而还在研究更高转变温度的超导体。由超导体线圈组成的超导储能器具有储能寿命长，无污染，导电性能强，功率密度高，储能密度大的特点，理论上，超导体的储能密度可以达到接近无限大，并特别适合长时间储能和大功率充放。然而，现有技术中，超导体储能密度却仅为108J/m3，约为27.8kWh/m3，其主要原因是外部充电装置具有电阻，限制了超导储能器线圈内的电流密度，进而降低了应用设备的系统整体的储能密度，导致储能效率较差。可见，现有的储能装置存在储能效率较差的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种超导储能装置及其控制方法，解决了现有储能装置的储能效率较差的问题。为了达到上述目的，本专利技术提供的具体方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种超导储能装置，所述超导储能装置包括第一壳体、超导线圈和超导发电机，所述第一壳体内为超导环境，所述超导发电机的超导部件和所述超导线圈均设置于所述第一壳体内，所述超导发电机的电能输出端与所述超导线圈电连接。优选的，所述第一壳体内填充有冷却媒介，以使所述第一壳体内形成所述超导环境。优选的，所述超导储能装置还包括冷却媒介循环系统，所述冷却媒介循环系统与所述第一壳体连通，用于调节所述第一壳体内的冷却媒介的温度。优选的，所述超导储能装置还包括控制系统，所述冷却媒介循环系统包括温度传感器、制冷循环泵、冷却媒介储存罐和制冷系统总成；所述制冷循环泵、所述冷却媒介储存罐和所述制冷系统总成通过管路依次连通，所述制冷循环泵与所述第一壳体连通，所述制冷系统总成与所述第一壳体连通，所述制冷循环泵的供电端和所述制冷系统总成的供电端均与所述超导线圈电连接；所述第一壳体设置有所述温度传感器，所述温度传感器、所述制冷循环泵的控制端和所述制冷系统总成的控制端均与所述控制系统连接。优选的，所述冷却媒介循环系统还包括叶轮和离合器，所述叶轮设置于所述第一壳体内，所述叶轮和所述超导发电机的转轴通过所述离合器连接，所述离合器的控制端与所述控制系统连接，所述控制系统控制所述叶轮与所述超导电动机的转轴连接。优选的，所述超导储能装置还包括保护装置，所述保护装置包括熔断器和地线保护装置，所述熔断器设置于所述第一壳体外，所述熔断器与所述超导线圈电连接，所述地线保护装置设置于所述第一壳体的外壁，所述熔断器的控制端和所述地线保护装置的控制端均与所述控制系统连接。优选的，所述第一壳体的侧壁由保温材料制成，和/或，所述第一壳体的侧壁设置有真空保温层。优选的，所述第一壳体内还设置有用于分离气态和液态冷却媒介的气液分离膜。第二方面，本专利技术实施例提供了一种超导储能装置的控制方法，应用于第一方面所述的超导储能装置。所述超导储能装置的控制方法包括：所述超导发电机通过驱动装置驱动发电；所述超导发电机的电能输出端将产生的电能传导给所述超导线圈；所述超导线圈将所接收的电能储存。优选的，所述超导储能装置还包括冷却媒介循环系统，所述冷却媒介循环系统包括温度传感器、制冷循环泵、冷却媒介储存罐、制冷系统总成和控制系统；所述超导储能装置的控制方法还包括：若所述控制系统监测到所述温度传感器采集的所述第一壳体内的温度超过预定值，控制所述超导线圈向所述制冷循环泵和所述制冷系统总成供电；所述控制系统控制所述制冷循环泵将所述冷却媒介储存罐内的冷却媒介泵入到所述第一壳体内；所述控制系统控制所述制冷系统总成将从所述第一壳体进入所述制冷系统总成内的高温冷却媒介冷却，将冷却后的冷却媒介输送至所述冷却媒介储存罐。优选的，所述冷却媒介循环系统还包括叶轮和离合器，所述叶轮设置于所述第一壳体内，所述叶轮通过所述离合器和所述超导发电机的转轴连接，所述离合器的控制端与所述控制系统连接；所述超导储能装置的控制方法还包括：若所述控制系统监测到所述温度传感器采集的所述第一壳体内的温度超过预定值，同时所述制冷循环泵和/或所述制冷系统总成的工作状态异常，所述控制系统控制所述驱动装置停机；所述控制系统控制所述离合器将所述叶轮与所述超导发电机的转轴连接；所述控制系统控制所述超导线圈向所述超导发电机供电，以使所述超导发电机的转轴带动所述叶轮旋转，对所述第一壳体进行抽气解压。优选的，所述超导储能装置的控制方法还包括：所述控制系统控制所述超导线圈向所述超导发电机供电；所述控制系统监测到所述制冷循环泵和/或所述制冷系统总成状态异常，且所述驱动装置出现燃油耗尽的异常状态，所述控制系统控制所述叶轮和所述超导发电机空转，和/或带动所述驱动装置的转轴空转，以使所述超导线圈内存储的电量消耗至安全值。优选的，所述超导储能装置还包括保护装置，所述保护装置包括熔断器和地线保护装置，所述熔断器设置于所述第一壳体外，所述熔断器与所述超导线圈电连接，所述地线保护装置设置于所述第一壳体的外壁，所述熔断器的控制端和所述地线保护装置的控制端均与所述控制系统连接；若所述控制系统监控到所述温度传感器采集的所述第一壳体内的温度达到预设值，所述控制系统控制所述保护装置启动；所述控制系统控制所述地线保护装置的地线弹出并触地，以使所述超导线圈所储存的电能流向大地；在所述地线保护装置故障或者无法触地时，所述控制系统启动所述熔断器，以使所述超导线圈所储存的电能流向所述熔断器。优选的，所述超导储能装置还包括电量测量装置；所述超导储能装置的控制方法包括：所述控制系统根据所述电量检测装置的测量值和应用所述超导储能装置的应用设备的运行状态数据，生成目标供电模式；所述控制系统根据所述目标供电模式，控制所述超导发电机向所述超导线圈和/或应用所述超导储能装置的应用设备供电。有益效果：上述本专利技术实施例提供的超导储能装置及其控制方法，所述超导储能装置包括第一壳体、超导线圈和超导发电机，所述超导发电机的超导部件和所述超导线圈均设置于所述第一壳体内的超导环境中，使得所述超导发电机和所述超导线圈均处于超导状态。所述超导发电机的电能输出端与所述超导线圈电连接，处于超导状态的超导发电机受外界驱动发电，将产生的电能储存在超导线圈内储存。本专利技术提供的超导储能装置及其控制方法，超导发电机和超导线圈均处于超导状态，不会对超导线圈的储能密度造成限制，提高超导储能装置的储能效率。储能密度高、功率大、充电速度快，无充放电次数限制、无环境污染且具有通用性。本专利技术提供的超导储能装置及其控制方法，设置用于维持超导环境不被轻易破坏，以及在超导环境被破坏时进行恢复或者减缓破坏的保护装置及方法，为超导储能装置的安全提供多重保险，大幅度提高了超导储能装置的安全性能。本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导储能装置，其特征在于，所述超导储能装置包括第一壳体、超导线圈和超导发电机，所述第一壳体内为超导环境，所述超导发电机的超导部件和所述超导线圈均设置于所述第一壳体内，所述超导发电机的电能输出端与所述超导线圈电连接。

【技术特征摘要】
1.一种超导储能装置，其特征在于，所述超导储能装置包括第一壳体、超导线圈和超导发电机，所述第一壳体内为超导环境，所述超导发电机的超导部件和所述超导线圈均设置于所述第一壳体内，所述超导发电机的电能输出端与所述超导线圈电连接。2.根据权利要求1所述的超导储能装置，其特征在于，所述第一壳体内填充有冷却媒介，以使所述第一壳体内形成所述超导环境。3.根据权利要求2所述的超导储能装置，其特征在于，所述超导储能装置还包括冷却媒介循环系统，所述冷却媒介循环系统与所述第一壳体连通，用于调节所述第一壳体内的冷却媒介的温度。4.根据权利要求3所述的超导储能装置，其特征在于，所述超导储能装置还包括控制系统，所述冷却媒介循环系统包括温度传感器、制冷循环泵、冷却媒介储存罐和制冷系统总成；所述制冷循环泵、所述冷却媒介储存罐和所述制冷系统总成通过管路依次连通，所述制冷循环泵与所述第一壳体连通，所述制冷系统总成与所述第一壳体连通，所述制冷循环泵的供电端和所述制冷系统总成的供电端均与所述超导线圈电连接；所述第一壳体设置有所述温度传感器，所述温度传感器、所述制冷循环泵的控制端和所述制冷系统总成的控制端均与所述控制系统连接。5.根据权利要求4所述的超导储能装置，其特征在于，所述冷却媒介循环系统还包括叶轮和离合器，所述叶轮设置于所述第一壳体内，所述叶轮和所述超导发电机的转轴通过所述离合器连接，所述离合器的控制端与所述控制系统连接，所述控制系统控制所述叶轮与所述超导电动机的转轴连接。6.根据权利要求4所述的超导储能装置，其特征在于，所述超导储能装置还包括保护装置，所述保护装置包括熔断器和地线保护装置，所述熔断器设置于所述第一壳体外，所述熔断器与所述超导线圈电连接，所述地线保护装置设置于所述第一壳体的外壁，所述熔断器的控制端和所述地线保护装置的控制端均与所述控制系统连接。7.根据权利要求2所述的超导储能装置，其特征在于，所述第一壳体的侧壁由保温材料制成，和/或，所述第一壳体的侧壁设置有真空保温层。8.根据权利要求2所述的超导储能装置，其特征在于，所述第一壳体内还设置有用于分离气态冷却媒介和液态冷却媒介的气液分离膜。9.一种超导储能装置的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至8中任一项所述的超导储能装置，所述超导储能装置的控制方法包括：所述超导发电机通过驱动装置驱动发电；所述超导发电机的电能输出端将产生的电能传导给所述超导线圈；所述超导线圈将所接收的电能储存。10.根据权利要求9所述的超导储能装置的控制方法，其特征在于，所述超导储能装置还包括控制系统和冷却媒介循环系统，所述冷却媒介循环系统包括温度传感器、制冷循环泵、冷却媒介储存罐和制冷系统总成；所述超导储能装置的控制方法还包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳普，
申请(专利权)人：至玥腾风科技投资集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11