飞轮储能及转子疲劳寿命分析研究进展

来源：电工电能新技术杂志2025年第10期北京时间：

作者：胡东旭,， 戴兴建,， 任军辉4， 李文,， 徐玉杰,， 陈海生,

单位：1. 中国科学院工程热物理研究所， 北京 100190；
2.中国科学院大学， 北京 100049；
3. 长时规模储能重点实验室（中国科学院）， 北京 100190；
4.西安西电电力系统有限公司， 西安 710118

摘要：飞轮储能技术作为一种高效、长寿命的物理储能方式，能够有效应对新能源（如风能和太阳能）带来的电网波动性问题，是现代能源转型的重要组成部分。然而，飞轮储能的广泛应用面临着成本较高和转子疲劳寿命等技术挑战。本文综述了飞轮储能技术的发展和应用情况，重点分析了飞轮转子的设计优化与疲劳寿命分析。为了提高储能密度和降低成本，研究者在转子形状和结构优化方面做了大量工作，包括不同类型的圆盘型和圆柱型结构设计。转子在高速运转过程中频繁地充放电，导致应力变化，进而影响其疲劳寿命，因此，转子的疲劳寿命预测也是技术研究的重点。传统的基于应力应变的疲劳寿命预测方法在复杂加载和多轴疲劳条件下存在一定局限性，而近年来基于能量法、临界平面法以及神经网络等新型预测方法显示出了更强的适应性和精准性，尤其将传统方法与人工智能技术相结合的方式，极大提高了疲劳寿命的预测精度。综上所述，飞轮储能技术在材料、结构优化和疲劳寿命预测领域取得了显著进展，但仍需解决成本控制和长寿命设计等问题，以促进其在大规模能源存储和电网调频等应用中的广泛推广。

关键词：飞轮储能； 转子结构； 疲劳寿命； 神经网络

基金资助：国家重点研发计划项目(2023YFB2406300)