彈性儲能系統(tǒng)平面渦卷彈簧優(yōu)化設計及模擬仿真.pdf

1、風能是典型的隨機性和間歇性能源，風電并網給電網會帶來沖擊，影響了電網的穩(wěn)定運行，并成為制約風電發(fā)展的瓶頸。在風力發(fā)電系統(tǒng)中引入儲能系統(tǒng)，利用其動態(tài)吸收能量并適時釋放能量的特點，可改善風電場輸出功率的可控性，提升電網的穩(wěn)定性。本文在機械式彈性儲能-發(fā)電系統(tǒng)方案設計基礎上，根據(jù)大容量儲能的要求，對其關鍵部件平面渦卷彈簧開展了優(yōu)化設計及模擬仿真的研究，主要包括:
　　 首先，研究了平面渦卷彈簧及其特性曲線，對其進行設計計算和儲能密度計

2、算;
　　 其次，以儲能密度最大為優(yōu)化目標，以矩形截面平面渦卷彈簧的截面形狀尺寸為設計變量，對渦卷彈簧進行了優(yōu)化，并對優(yōu)化后平面渦卷彈簧儲能密度進行了計算和比較，得出優(yōu)化后的渦簧可有效提高儲能密度;
　　 再次，對優(yōu)化后的平面渦卷彈簧建立了有限元模型，運用有限元軟件ansys對其進行了應力分析和模態(tài)分析，通過應力分析，得到了渦簧的最大變形量和最大應力值，及其在受到固定扭矩作用下的變形情況;通過模態(tài)分析，得到了渦簧前20階