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压缩空气储能电站的市场前景更新：2011-01-23 15:12:29作者：escn来源：中国储能网 点击：442次压缩空气蓄能电站是一种新的解决方案 世界电力供应系统正趋向跨地区或全国联网，甚至跨国联网，实行全天候供电。然而供电与用电总是不匹配，尤其在深夜，过剩电力“大放空”几乎无法避免。为改变这个局面，人们殚思竭虑地寻找蓄能“蓄电”方法。比如蓄电池组、机械飞轮、超级电容器堆、超导磁储电，等等。终因效率不高，寿命短，存取不便，蓄能容量偏小，投资成本大等，难以运作。 目前已经广泛采用的是抽水蓄能电站和压缩空气蓄能电站。我国已建成投产的有：浙江安吉天荒坪电站、广州（从化）抽水蓄能电站。天荒坪电站，2000年建，至今已成功运行6年，装机容量为180万KW，年发电量31.60亿KWh，总投资63亿人民币，在调荷和回收电能方面发挥了重要功能。 压缩空气蓄能电站是一种新型蓄能蓄电技术。早在1978年，德国建成世界第一座示范性压缩空气蓄能电站获得成功，紧跟其后的是美国、日本和以色列，都已建成使用，我国有识之士早已呼吁多年，但尚未引起决策者响应。而国外的实践告诉我们，这确实是一个新的解决方案。压缩空气蓄能发电技术具有显著的比较优势和市场前景，请看压缩空气蓄能电站与抽水蓄能电站对比分析：1建电站地理条件要求 抽水电站：建站地理条件要求苛刻，上水库建在面积较大的山顶上，高度、面积、地质结构要求严格。下水库占地面积也大。并且水源、道路交通都有特定要求。 压气电站：无特定地理要求，山洞、山脚、荒滩、废矿井，甚至海滩、海底都可以，储气库深埋地下，几乎不占用土地。 抽水电站：装机容量180万KW，投资额6590亿元，建设周期68年。3611-5000元/kw 压气电站：装机容量180万KW，投资额5560亿元，建设周期35年。3056-3333元/kw3建站占地面积与工程量 抽水电站：建站占地40005000亩，工程量包括上下两个水库、引水管、导流管、盘山公路、引水渠等等。 压气电站：占地少，厂房及设施只需占地10亩。储气库深埋地下，地面可以种农作物。4运行效率与成本 抽水电站：能量转换效率7073%，水资源成本需支付费用，并需连续补充失耗的水量。 压气电站：能量转换效率达到7790%，空气不要付费，使用中没有“相变”能量损失。5安全性 抽水电站：地震、滑坡、暴风雨、泥石流、岩石风化、坝体开裂、热胀冷缩破裂等等都存在风险。 压气电站：储气库深埋于地下，比较稳定，温差变化小，储气库设置多道安全措施后，安全系数高。6能量载体特性 抽水电站：水分容易蒸发、流失，尤其是高温季节，输送成本高、粘度高，流速不快，水轮机响应速度慢。 压气电站：能量载体空气到处存在不怕流失，流速快，因而响应速度快，能够适应冷启动、黑启动，尤其适合调控负荷平衡，其它任何能量载体无法达到。 德国建成的压缩空气蓄能电站，装机容量29万KW，换能效率高达77%，若再利用“渠氏超导热管技术”，换能效率提升至90%。 美国压缩空气蓄能电站规模达到2700MW装机容量，相当于2个核电站的发电量，可供给68万户居民两天用电量。 压缩空气蓄能电站的关键设施是储气库，通常深埋于地下，技术上没有难度。可以利用报废矿井、山洞、废气井等。压缩空气蓄能电站示范效应与深远意义压缩空气蓄能电站的重要意义在于：1空气是“能源多媒体”的最佳选择大力开发太阳能、风能、波浪能以及核能是世界潮流，但往往都存在供需不同步、供需不均衡的状态，能够把各种形态能源转换、储存、取用的“能量多媒体”只有“空气”，它是这个“角色”的“最佳人选”。2经济效益、社会效益巨大按发电量的三分之一计算，每年可节约四五亿吨煤炭，相当于数十座中大型煤矿年产量，而且年年受益，经济效益、社会效益巨大，节约大量资源，促进经济社会可持续发展。3为“十一五”规划作贡献根据我国“十一五”规划，节能降耗指标要达到20%，压缩空气蓄能发电技术是一个很好的选择，而且会产生显著的示范效应。解读物理储能技术更新：2010-11-08 14:09:58作者：escn来源：中国储能网 点击：570次【字号：大 中 小】在各种储能技术中，化学储能的发展速度一直领先于物理储能。但今年7月初，英利集团透露了下一个高投入、高风险和高产出项目飞轮储能设备，预计今年年底将推出第一批样机，“十二五”期间将生产至少45万台。除了飞轮储能，抽水储能一直以来被广泛应用，而另一种新的物理储能方法压缩空气储能也受到越来越多的关注，同时，中科院电工研究所的科学家对超导储能的研发也取得进展。可以说，随着能源体系对储能技术需求的提升，一直以环境污染小，运行稳定性高著称的物理储能技术正在迅速升温，开始与化学储能竞争主角地位。飞轮储能：充放快捷、能量密度最大早在上世纪50年代，瑞士欧瑞康公司就开发出飞轮储能巴士。但此后三四十年间，由于高速旋转飞轮驱动、飞轮轴承摩擦等问题都难以解决，飞轮储能技术发展非常缓慢。飞轮储能系统由高速飞轮、轴承支撑系统、电动机、发电机、功率变换器、电子控制系统和真空泵、紧急备用轴承等附加设备组成。谷值负荷时，飞轮储能系统由工频电网提供电能，带动飞轮高速旋转，以动能的形式储存能量，完成电能到机械能的转换；出现峰值负荷时，高速旋转的飞轮作为原动机拖动电机发电，经功率变换器输出电流和电压，完成机械能到电能的转换。与其他形式的储能技术相比，飞轮储能具有使用寿命长、储能密度高、不受充放电次数限制、安装维护方便、对环境危害小等优点。飞轮储能功率密度大于5 kW/kg，能量密度超过20 Wh/kg，效率在90%以上，循环使用寿命长达20年，工作温区为4050，无噪声，无污染，维护简单，可连续工作，积木式组合后可以实现兆瓦级，输出持续时间较长，主要用于不间断电源（UPS）、应急电源（EPS）、电网调峰和频率控制。目前，国外已有公司和研究机构尝试将飞轮储能引入风力发电。其中，德国琵乐公司（Piller）的飞轮储能具备在15秒内提供1.65兆瓦电力的能力；美国Beacon power公司（BCON）的20兆瓦飞轮储能系统已在纽约州史蒂芬镇开建，用来配合当地风场，建成后可以满足纽约州10%的储能需要。不过，飞轮储能还具有很大的局限性。对于电网来说，可根据时间长短将储能分为三大块：时间最长的是能源管理，包括抽水储能电站、压缩空气储能和蓄电池。时间稍短的是过渡能源，通常靠蓄电池解决。然而，时间最短的则是超级电容和飞轮。据了解，飞轮储能需要电能的持续输入，以维持转子的转速恒定。一旦断电，飞轮储能通常只能维持一两分钟。这也意味着，飞轮储能优势不在于时间的长短，而是充放的快捷。早在上世纪80年代初期，中国科学院电工研究所就开始了飞轮储能系统的探索，但之后国内没有开展实质性的研究工作。直到上世纪90年代中期，在国外技术进步的影响下，国内的飞轮储能技术研发才逐步兴起。但有专家认为与国外技术水平差距在10年以上。不过，光伏巨头英利集团涉足飞轮储能消息的发布，与上述专家的观点形成了鲜明的对比，立即引起了业界极大的兴趣和关注。一向走在行业前沿、擅长“蛙跳”战术的英利此举，意味着中国的新能源企业正逐步走向行业最前沿的尖端领域。据财新网报道，其技术已经超过了欧美，国产化率达到了80%。当前电机中飞轮转速达6万转/秒，将来会达到14万转/秒，而仅耗费所储能的2%以下。抽水储能：大容量储能技术技术成熟、低成本、循环水利用等优势，使得抽水储能广泛应用。所谓抽水储能是间接储存电能的一种方式，其主要应用领域包括调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用和提供系统的备用容量，还可以提高系统中火电站和核电站的运行效率，是电网运行管理的重要工具。据科学时报了解，抽水储能利用下半夜过剩的电力驱动水泵，将水从下水库抽到上水库储存起来，然后在次日白天和前半夜将水放出发电，并流入下水库。在整个运作过程中，虽然部分能量会在转化间流失，但相比之下，使用抽水储能电站仍然比增建煤电发电设备来满足高峰用电而在低谷时压荷、停机这种情况来得便宜，效益更佳。上世纪六七十年代，日本、美国、西欧等国家和地区进入抽水储能电站建设的高峰期。截至2008年，美国和西欧经济发达国家抽水储能机组容量占世界抽水储能电站总装机容量55%以上，其中：美国约占3%，日本则超过了10%，中国、韩国和泰国3个国家在建抽水储能电站17.53GW，加上日本后达到24.65GW。虽然，抽水储能是目前唯一一种实现大规模应用的大容量储能技术，但由于建设抽水储能需要特殊的地理条件，同时，效率仅有70%左右，建设期长达810年等因素，它的发展也受到了一定制约。在我国，抽水储能电站的设计规划已形成规范。机组由早期的四机、三机式机组发展为水泵水轮机和水轮发电电动机组成的二机式可逆机组，极大地减小了土建和设备投资。中国电力科学研究院张文亮在其论文储能技术在电力系统中的应用中认为，为进一步提高整体经济性，机组正向高水头、高转速、大容量方向发展，现已接近单级水泵水轮机和空气冷却发电电动机制造极限，今后的重点将立足于对振动、空蚀、变形、止水和磁特性的研究，着眼于运行的可靠性和稳定性，在水头变幅不大和供电质量要求较高的情况下使用连续调速机组，实现自动频率控制。同时，提高机电设备可靠性和自动化水平，建立统一调度机制以推广集中监控和无人化管理。中国南车集团株洲电力机车研究所风电事业部技术总监郭知彼在接受媒体采访时坦言，尽管其他新兴储能方式正在不断取得发展，但短时间内，由于其他储能方式的污染和成本等问题，在大规模储能领域，抽水储能仍将是最主要的方式。压缩空气储能：高效率储能技术压缩空气储能电站（CAES）是一种用来调峰的燃气轮机发电厂，主要利用电网负荷低谷时的剩余电力压缩空气，并将其储藏在典型压力7.5 MPa 的高压密封设施内，在用电高峰释放出来驱动燃气轮机发电。在燃气轮机发电过程中，燃料的2/3 用于空气压缩，其燃料消耗可以减少1/3，所消耗的燃气要比常规燃气轮机少40%，同时可以降低投资费用、减少排放。值得注意的是，压缩空气储能电站建设投资和发电成本均低于抽水储能电站，但其能量密度低，并受岩层等地形条件的限制。不过，压缩空气储能电站的优势也非常明显，其储气库漏气开裂可能性极小，安全系数高，寿命长，可以冷启动、黑启动，响应速度快，主要用于峰谷电能回收调节、平衡负荷、频率调制、分布式储能和发电系统备用。尽管这种“压缩气体能源储备”的概念已经提出了30多年，但目前全世界仅有德国、美国两家压缩空气发电厂。这两家发电厂分别创建于19世纪中后期和19世纪末。目前，两家压缩空气发电厂都运营正常。同时，美国艾奥瓦州正在建设全球第三家压缩空气发电厂，负责“艾奥瓦储备能源公园”(ISEP)项目设计工作的美国圣地亚国家实验室已经得到了来自美国能源部的资金支持，预计将于2012年投入运营。据了解，艾奥瓦储备能源公园是一个压缩空气发电厂，该发电厂将充分利用艾奥瓦州丰富的风力资源作为发电厂的运行能源，存储容量可用于50小时发电。一旦该项目开始运营，其每年发电量将占艾奥瓦州用电量的20%左右，每年可以为艾奥瓦州节省大约500万美元的能源成本。不过，建设压缩空气发电厂并非易事。建设的首要任务之一，就是必须找到一个支持空气压缩存储的地质空间，但这需要占用大面积土地，因此，选址也成为制约其发展的决定性因素之一。尽管在压缩空气储能技术准备相关设施的时候产生很多费用，但是相关科学家还是认为这种形式的储存模式比制造电池便宜得多。另外，它的高容量和高效率已成为其区别于其他储能方式的决定性优势。美纽约州推进压缩空气储能示范项目进程更新：2010-12-02 13:39:19作者：escn来源：中国储能网 点击：266次【字号：大 中 小】 中国储能网讯：纽约州立电气公司11月30日完成了此前与美国能源部（DOE）签订的2,960万元的合作协议，作为该机构的智能电网示范研究项目的一部分，纽约州立电气公司推出了一种创新，环保的压缩空气储能方式。并对在沃特金斯峡谷北，塞尼卡湖西部的某处建立压缩空气储能电站进行了全面的可行性研究。 压缩空气如何储能？ 压缩空气蓄能（CAES）指的是在高压情况下通过压缩空气来存储大量的可再生能源，然后将其存储在大型地下洞室、枯竭井或蓄水层里。在非用电高峰期(如晚上或周末)，用电机带动压缩机，将空气压缩进一个特定的地下空间存储。然后，在用电高峰期(如白天)，通过一种特殊构造的燃气涡轮机，释放地下的压缩空气进行发电。虽然燃气涡轮机的运行仍然需要天然气或其他石化燃料来作为动力，但是这种技术却是一种更为高效的能源利用方式。利用这种发电方法，将比正常的发电技术节省一半的能源燃料。 纽约州立电气公司总裁Mark S.Lynch表示：“这是一项令人激动的技术，可以帮助我们解决持续增长的电力需求。以压缩空气储能的方式来满足用电高峰时刻的电力需求对环境几乎是没有破坏影响的。 支持可再生能源电力储存和电网稳定 压缩空气储能有能力满足清洁的用电低谷时发出的可再生能源电力的储存需求。此外，由于其具有快速启动功能，建议建设的压缩空气储能项目可以把附件大型风电场释放出的不稳定电力平滑的持续性地输入电网。同时，随着风能继续在中部和西部发展，对快速反应并能够稳定电网的技术的需求越来越大。 纽约州立电气公司提出的利用压缩空气储能技术而建设的系统可以持续运转长达16小时。美科学家欲用压缩空气储能缓解能源短缺更新：2010-09-11 10:58:55作者：escn来源： 点击：175次【字号：大 中 小】 据国外媒体报道，随着国际石油价格最近不断创出新高，如何解决未来的能源短缺问题再次成为科学家们关注的议题。美国科学家表示，压缩空气能源储存(CAES)技术也许能有效地解决这一难题。 美国科学家称，“压缩空气能源储备”的功能类似于一个大容量的蓄电池。在非用电高峰期(如晚上或周末)，用电机带动压缩机，将空气压缩进一个特定的地下空间存储。然后，在用电高峰期(如白天)，通过一种特殊构造的燃气涡轮机，释放地下的压缩空气进行发电。虽然燃气涡轮机的运行仍然需要天然气或其他石化燃料来作为动力，但是这种技术却是一种更为高效的能源利用方式。利用这种发电方法，将比正常的发电技术节省一半的能源燃料。 尽管这种“压缩气体能源储备”的概念已经提出了30多年，但目前全世界仅有两家压缩空气发电厂。美国阿拉巴马州的压缩空气发电厂创建于17年前，而德国的压缩空气发电厂则已有30年历史。目前，两家压缩空气发电厂都运营正常。现在，美国爱荷华州正在建设全球第三家压缩空气发电厂。美国圣地亚国家实验室已经得到了来自美国能源部的资金支持，负责“爱荷华储备能源公园”(ISEP)项目的设计工作。“爱荷华储备能源公园”其实就是一个压缩空气发电厂，该发电厂将充分利用爱荷华州丰富的风力资源作为发电厂的运行能源。爱荷华发电厂的压缩空气存储容量可用于50小时的发电。一旦ISEP开始运营，其每年发电量将占爱荷华州用电量的20%左右，每年可以爱荷华州节省大约500万美元的能源成本。 压缩空气发电厂建设的首要任务之一，就是找到一个支持空气压缩存储的地质空间。经过对厂址附近地区进行严密的地震检测、反复的计算机模拟以及对其他压缩空气发电厂相关数据的认真分析，ISEP研究者称目前他们已经找到了合适的空气存储空间。圣地亚国家实验室已从ISEP项目所在地提取了多种矿石样本，并进行了认真的分析与反复评估。这些分析和评估数据将为项目的设计和发电厂的建设提供了最必要的原始信息。据圣地亚国家实验室ISEP项目负责人匹克介绍，该项目目前进展顺利，预计将于2012年投入运营。最近，圣地亚国家实验室又开始研究风能利用与空气压缩能源储备两者组合技术。这种组合技术将首先应用于ISEP项目中，继尔可能推广到全美其他发电厂。 但是大规模地储藏压缩空气需要占用大面积土地。研究者们使用特殊材料制成一个50米宽，80米高的巨型风袋，将其置于600米以下的深水中，根据计算，这样一个容积的袋子中，每立方米容积内可以储存25兆焦耳的能量。在CAES的储存中，水下是关键，只有深水巨大的压力才能使能源的储量增大。尽管在准备相关设施的时候产生很多费用，但是科学家还是认为这种形式的储存模式比制造电池便宜得多。另外，在使这些压缩空气产生动力时，普通大小的风机难以满足其要求，所以更大更牢固的叶片需要被应用在这种技术中。 现在，一般的涡轮机使用于40米深的水下，如何才能制造出可以在600米以下的深水处运行的涡轮呢？科学家指出，在法国、葡萄牙等地的大陆架上可以安装涡轮，这些大陆架进入海洋深处，完全可以在那里形成能源转换。研究人员说，“可再生能源的发展不仅在实际用途上为人类带来了新的方向，也促进了科技的发展。海水中的储风袋让风能成为当今更加时尚和引人注目的能源。或许在今后，更多不可思议的技术将会给可在生能源更多的活力，也会给人们更多惊喜。”基于飞轮储能的新型动态电压恢复器的研究更新：2010-09-17 15:48:15作者：朱俊星，王同勋 来源： 点击：201次【字号：大 中 小】摘 要：提出一种基于飞轮储能的新型动态电压恢复器(DVR)，其可对深度电压暂降进行补偿；大功率、高储能量的飞轮储能单元成本高昂，为提高飞轮的总储能量，采用飞轮储能阵列，各台飞轮储能单元并联连接于同一直流母线。详细分析该系统的工作原理和各部分的控制策略；对飞轮储能阵列运行于放电状态的控制策略进行了研究，提出了一种新型的放电控制策略。最后利用MatlabSimulink对系统进行仿真，验证了所提拓扑结构及控制策略的可行性。关键词：动态电压恢复器；飞轮储能阵列；并联运行；放电控制 随着工业规模的不断扩大，接入电力系统的冲击性负荷急剧增加，电能质量问题变得越来越严重，从而造成产品质量下降甚至生产过程中断。根据各国学者和电力部门统计，在电力系统的各种电能质量问题中，电压暂降的危害最大。目前，最有效的补偿装置是动态电压恢复器(DVR)。 传统的DVR在补偿电压暂降时，其所需能量由并联于所补偿电网的整流器提供，缺点是不能补偿深度电压暂降。因此有学者提出由储能装置来提供能量。常见的储能装置有：蓄电池、超级电容、超导储能装置以及飞轮储能装置。与其他几种储能方式相比，飞轮储能具有高储能量、长寿命、高效率、无污染等特性。因此在飞轮电池以及工业用UPS电源等领域得到广泛应用。飞轮储能是一高速旋转的飞轮质体作为机械能量储存的介质，利用电机和能量转换控制系统来控制能量的输入(储存能)和输出(释放能)。目前，产品化的飞轮储能单元最高指标通常为储能量25 kWh，功率250 kW，若要求更高功率、更大储能量则需采用飞轮储能单元并联运行来实现。文献对多台飞轮并联运行的控制策略进行了研究，提出了一种以飞轮可释放能量为比例分配各台飞轮储能装置输出功率的控制策略，此控制策略会导致各台并联飞轮的充放电次数不均匀。 针对以上不足，本文提出了一种基于飞轮储能的新型动态电压恢复器；详细分析了该系统的工作原理和各部分的控制策略；针对飞轮并联运行提出了一种新的放电控制策略；最后对系统进行了仿真验证。1 、电路拓扑 基于飞轮储能的DVR的拓扑结构如图l所示，其主要由DVR变换器、滤波器、旁路开关、串联变压器、变换器A、电感L和飞轮储能阵列(FESA)组成。 DVR变换器、滤波器、旁路开关和串联变压器一起组成串联型电压恢复器，变换器A和电感L构成PWM整流器，飞轮储能阵列由多台飞轮储能单元(FESU)并联组成，飞轮储能单元由飞轮变换器、永磁无刷直流电机和飞轮3部分组成。电网电压正常时，飞轮处于充电状态：在电网电压发生暂降时，DVR变换器经串联变压器向电网注入补偿电压，从而保证负载电压是额定电压。浅度电压暂降时能量由电网提供；深度电压暂降时能量由飞轮提供。 驱动电机采用三相永磁无刷直流电机，因其具有运行可靠、免维护、高效率以及调速性能好的特点，其主要参数如表l所示。2、 系统的控制策略21飞轮充电控制 飞轮的充电控制采用双环控制结构，外环是转速环，内环是电流环。其中，速度调节器采用复合控制。在启动阶段，希望转速快速上升，而对控制精度要求相对较低，采用恒转矩限流启动；在调速阶段，采用恒功率充电模式，随着转速的升高，输入电流反比减小，可以减小不平衡磁拉力对转子稳定性的影响，恒功率充电以系统能承受的最大功率P*为加速度功率；当速度达到稳态时，希望有较高的稳态精度，采用PI控制。22 飞轮放电控制 在飞轮放电过程中，电机运行于制动状态，随着转速的降低，电压也随之降低。为了得到恒定的直流母线电压，采用电机回馈制动的半桥调制方式。 各台并联飞轮属于同一规格，电气参数基本一致；前后两次电压暂降间隔足以让所有飞轮转速都上升到额定转速，故功率和储能量相等；为了减少系统损耗，每次放电时投入运行的飞轮个数应尽可能少。飞轮放电控制的关键点是如何计算放电的飞轮台数以及每台飞轮的输出电流指令值。 各台飞轮的充放电次数为：T1T2，TN，则放电控制策略如下： 1)按照充放电次数由少到多依次给各台飞轮排序，如充放电次数相同，则转速高者序列号小。 2)根据式(1)确定进入放电状态的飞轮台数m。 式中，Pmaxi为i台飞轮的最大输出功率；P*是需要输出的功率指令值。 3)当P*Pmax1，输出功率指令值超出任意一台飞轮储能单元的最大输出功率。因此，需多台飞轮进入放电状态，FESU1至FESUm-1的输出电流指令值为：，FESUm的输出电流指令值为。 随着能量的释放，飞轮转速下降，故储能量和输出功率随之减小，当原有投入放电的飞轮不能满足负载需求时，投入放电的飞轮台数以及各台飞轮的输出电流指令值需重新计算。 将之前进入放电状态的飞轮的序列号都增加1，然后返回1)重新计算。当电网电压恢复正常时，投入放电状态的飞轮的充放电次数都增加1。由上述分析可得飞轮放电的控制框图如图2所示。23 DVR变换器的控制 补偿电压的输出需同时实现两个目标：高动态响应速度和高稳定精度。前馈控制可以显著提高系统的动态响应速度，缩短补偿电压发出的时间。反馈控制可以提高系统的稳定裕度。因此，采用由前馈控制、电压瞬时值和滤波电容电流瞬时值反馈控制构成的复合控制策略。24 变换器A的控制 变换器A的控制目的是控制直流母线电压恒定的同时，实现交流侧输入电流的正弦化且与电网电压同相位。 变换器在abe三相静止坐标系下的方程为： 式中，L为与电网相连的滤波电感的电感值，将功率开关管损耗等效电阻同滤波电感等效电阻合并为R，usa、usb、usc为电网三相电压，ia、ib、ic为变换器交流侧三相电流，ea、eb、ec为变换器输出的三相电压。 通过坐标变换将该数学模型转换至同步旋转坐标系中，变换器在同步旋转坐标系下的数学模型为： 式中，ud、uq为三相电网电压在同步旋转坐标系下的投影；id、iq为变换器交流侧三相电流在同步旋转坐标系下的投影。 选取同步旋转坐标系的d轴与电网a相电压矢量重合，则uq=O，式(3)可进一步简化为： 这说明当电网电压稳定时，控制了变换器d轴电流即控制了输入的有功功率；控制了变换器q轴电流即控制了输入的无功功率。若要实现单位功率因数控制，即输入的无功功率为零，只要令变换器q轴电流设定值即可。 由式(4)可知，该数学模型存在交叉耦合项，因而给控制器设计造成一定难度。为此，采用前馈解耦控制策略，当电流调节器采用PI控制器时，则uid和uiq的控制方程如下： 式中，Kp、Ki为电流内环比例系数和积分系数；为电流指令值。 将式(5)代人式(4)，并化简得： 式(6)实现了电流内环的解耦控制。由上述分析可得变换器A的控制框图如图3所示。3、 仿真结果 针对提出的拓扑结构和控制策略，利用MatlabSimulink进行仿真研究。系统主要参数如表2所示。其中，FESA由2台FESU并联组成。31 飞轮充电状态 图4是飞轮充电时变换器A交流侧的电压和电流波形，由图4中可以看出电流与电压同相，实现了电流对电压功率因数控制。图5是飞轮充电过程中，电机A相电流波形。相电流波形为方波，在换相过程中，相电流有一定的波动。32 浅度电压暂降补偿状态 在浅度电压暂降补偿状态时，能量由变换器A提供。图6给出了电压暂降时的动态补偿波形，由图6可以看出系统补偿动态响应速度快，同时具有良好的稳定性和跟踪性能。33 深度电压暂降补偿状态 在深度电压暂降补偿状态时，能量由飞轮提供。图7给出了动态补偿波形。图8和