電磁力平衡コイルを用いた電力貯蔵に関する研究

电磁力平衡线圈储能研究

基本信息

批准号：
02J06467
负责人：
野村新一
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

平成16年度は、電磁力平衡コイルを用いた超電導磁気エネルギー貯蔵(SMES)装置の応用として、周波数変換所などの系統連系設備にSMES装置を適用する検討を行った。本研究では、連系設備の交直変換器の直流側には超電導コイルを、交流側には連系する系統の選択が可能な切り替えスイッチを設置する方式を検討した。その結果、電力設備の稼働率と緊急融通時の信頼性が向上し、電力の需給状況に応じた貯蔵と輸送の切り替え運用と系統間の時間的格差をつけた連系運用が可能となることを示した。また、この概念をウインドファームに適用した場合、風力発電設備の出力変動平準化も可能であることを示した。SMES付き系統連系設備として600 MWh級SMES用超電導コイルの概略設計を行った。本研究では、輸送可能な大きさの貯蔵エネルギー150 kWhを有する外直径4mの超電導コイルを4000個設置することで量産効果によるコスト低減化と開発リスク軽減化を実現する構成を提示した。また、電磁力平衡コイルを適用することで、電磁力支持材必要量をソレノイドの40%程度まで低減でき、超電導コイルの軽量化が期待できることを示した。一方、電磁力平衡コイルの強磁界コイルとしての有効性を実証するために、上述した150 kWh級コイルの1/8規模に相当する最大磁束密度7 TのNbTi線を用いた電磁力平衡コイルを設計し、5軸のNC旋盤によるコイル巻枠の製作を進めてきた。電磁力平衡コイルは、応力最小化効果により、超電導線への補強材を用いずに製作できる範囲を同一規模のトロイダル磁界コイルやソレノイドに比べ大幅に拡大可能となる。以上、本研究で得られた成果は、SMES用超電導コイルの電磁力による発生応力低減化の課題に対する技術的な解決策を与え、揚水代替規模相当の大容量SMES装置の実現性に対し重要な知見を与えるものであり、国内外の学会で報告された。

在2004年，我们研究了中小企业设备在网格连接设施中的应用，例如频率转换站，因为使用电磁平衡线圈应用了超导磁能存储（SME）设备。在这项研究中，我们研究了一种方法，其中将超导线圈安装在互连设备的AC/DC转换器的DC侧，以及允许选择系统连接到交流端的开关开关。结果，在紧急弹性期间的电力设备的利用率和可靠性得到了提高，从而可以根据电力的供应和需求状况在存储和运输之间进行切换，并随着系统之间的时间差距而互连操作。它还表明，当将此概念应用于风电场时，可以将风力发电设施的输出波动提高。 600 MWH类中小企业的超导线圈被设计为带有中小企业的网格连接设施。在这项研究中，我们提出了一种配置，该配置通过安装4,000个超导线圈，外径为4m，储存能量为150 kWh，从而降低了批量生产的成本和风险，这足以运输。此外，通过应用电磁平衡线圈，可以将所需的电磁支撑材料降低到螺线管的约40％，这表明可以预期更轻的超导线圈。另一方面，为了证明电磁平衡线圈作为强场圈的有效性，我们使用NBTI电线设计了电磁平衡线圈，最大磁通密度为7 t，相当于上述1/150 kWh级别的1/8，并一直在使用五型轴nc nc nc nc ancs nc ancs nc nc nc，并一直在努力制造线圈式风型。由于最小化应力的效果，与在相同尺度的环形磁场线圈和螺线管相比，可以显着扩展可以在不使用加固材料进行超导电线的无加固材料来制造的电磁平衡线圈范围。这项研究中获得的结果为减少SME的超导线圈中电磁力产生的应力的挑战提供了技术解决方案，并为大容量中小企业设备的可行性提供了与抽水规模的可行性的重要见解，这在日本和国外的学术会议上都报道了。