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下載手機(jī)APP 今年年初發(fā)布的《“十四五”新式儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》提出，展開規(guī)模化飛輪儲(chǔ)能技能運(yùn)用示范。
飛輪儲(chǔ)能在一級(jí)商場也遭到資本商場追捧。北航布景的華馳動(dòng)能(北京)科技有限公司(以下簡稱“華馳動(dòng)能”)在2021年末完成了一輪來自浙大九智、星澤資本等組織的投資。
2021年10月，飛輪儲(chǔ)能技能供應(yīng)商泓慧能源取得1億人民幣戰(zhàn)略投資，投資方為皓海產(chǎn)融、廣闊控股。
飛輪儲(chǔ)能是一種源于航天范疇的先進(jìn)物理儲(chǔ)能技能,是指運(yùn)用電能驅(qū)動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn),將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,在需求的時(shí)分經(jīng)過飛輪慣性拖動(dòng)電機(jī)發(fā)電,將貯存的機(jī)械能變?yōu)殡娔茌敵?即所謂的飛輪放電)的一種儲(chǔ)能方式。
目前，飛輪儲(chǔ)能在全球和國內(nèi)儲(chǔ)能商場范疇，還歸于小眾技能。根據(jù)我國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能運(yùn)用分會(huì)出品的《2022儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)運(yùn)用研究報(bào)告》，2021年全球儲(chǔ)能商場裝機(jī)功率205.3GW，飛輪儲(chǔ)能占比為0.47%;2021年國內(nèi)儲(chǔ)能商場撞擊規(guī)模為43.44GW，壓縮空氣和飛輪儲(chǔ)能占比為0.4%。
不過，隨著儲(chǔ)能商場的全體迸發(fā)，飛輪儲(chǔ)能蓄勢待飛，有望在萬億儲(chǔ)能商場中分到一杯羹。
飛輪儲(chǔ)能的長處顯著
飛輪儲(chǔ)能是一種典型的物理儲(chǔ)能方式。
從結(jié)構(gòu)上來看，飛輪儲(chǔ)能包含三個(gè)核心部分：飛輪、電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)和電力電子改換設(shè)備。其中，飛輪是整個(gè)產(chǎn)品的核心部件，直接決定著貯存能量的多少;電力電子改換設(shè)備，決定了輸入輸出能量的巨細(xì)。
簡單地說，飛輪儲(chǔ)能是將能量以飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的方式來存儲(chǔ)。充電時(shí)，飛輪由電機(jī)帶動(dòng)飛速旋轉(zhuǎn);放電時(shí)，相同的電機(jī)作為發(fā)電機(jī)由旋轉(zhuǎn)的飛輪產(chǎn)生電能。貯存在飛輪中的能量與飛輪(以飛輪轉(zhuǎn)軸作為其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的參閱軸)的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)速度的平方成正比。
與電池一樣，飛輪儲(chǔ)能有三種工作狀況，即充電、放電和浮充。飛輪儲(chǔ)能的能量狀況能夠用荷電狀況(StateofCharge，SOC)來描繪：當(dāng)SOC=0時(shí)，表明飛輪儲(chǔ)能體系放電徹底，當(dāng)時(shí)可用的能量為0;當(dāng)SOC=1時(shí)，表明飛輪儲(chǔ)能體系徹底充溢，當(dāng)時(shí)可用的能量為1。
在飛輪儲(chǔ)能體系充電時(shí)，從外部輸入的電能經(jīng)過電力電子改換設(shè)備，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)以貯存動(dòng)能。此刻，飛輪從低轉(zhuǎn)速向高轉(zhuǎn)速加快運(yùn)轉(zhuǎn)，SOC上升;放電時(shí)，即當(dāng)外部負(fù)載需求能量時(shí)，旋轉(zhuǎn)的飛輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，再經(jīng)過電力電子改換設(shè)備轉(zhuǎn)化成負(fù)載所需的各種頻率、電壓等級(jí)的電能，以滿足不同的用電需求。此刻，飛輪從高轉(zhuǎn)速向低轉(zhuǎn)速減速，SOC下降;浮充時(shí)，飛輪處于充溢電的待機(jī)狀況，，此刻飛輪處于(額外)最高轉(zhuǎn)速，為了保持這一狀況，外界需求給飛輪儲(chǔ)能體系供給涓流充電，但這個(gè)涓流很小，在很多情況下能夠忽略不計(jì)。
從技能道路來看，全球飛輪儲(chǔ)能技能首要有兩條技能道路。第一條技能道路是以觸摸式機(jī)械軸承為代表的大容量飛輪儲(chǔ)能技能，其首要特色是貯存動(dòng)能、開釋功率大，一般用于短時(shí)大功率放電和電力調(diào)峰場合。
第二條技能道路是以磁懸浮軸承為代表的中小容量飛輪儲(chǔ)能技能，其首要特色是結(jié)構(gòu)緊湊、功率更高，一般用作飛輪電池、不間斷電源等。
為進(jìn)步飛輪的轉(zhuǎn)速和下降飛輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的損耗，飛輪儲(chǔ)能的關(guān)鍵技能包含高強(qiáng)度復(fù)合材料技能、高速低損耗軸承技能、高速高效發(fā)電/電動(dòng)機(jī)技能、飛輪儲(chǔ)能并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)技能、真空技能等。
因此，飛輪儲(chǔ)能具有多種長處。首要，功率特性好,呼應(yīng)速度快，可完成毫秒級(jí)大功率充放電、可靠性高。其次，高功率、免保護(hù)。磁懸浮支撐無沖突損耗,體系保護(hù)周期長;第三，運(yùn)用壽命長，即不受重復(fù)深度放電次數(shù)影響,運(yùn)用壽命一般在20年以上;第四，適用溫度廣泛，容量特性不受高低溫影響,工作溫度一般在-10至+40°C。此外，綠色環(huán)保、無污染，無化學(xué)物質(zhì),無電池后期收回壓力。
運(yùn)用場景廣泛
雖然飛輪儲(chǔ)能具有多種長處，但其缺陷也很顯著。
第一，成本比較高。因?yàn)樵趯?shí)際工作中，飛輪的轉(zhuǎn)速可達(dá)40000～50000r/min，一般金屬制成的飛輪無法接受這樣高的轉(zhuǎn)速，容易解體，所以飛輪一般都選用碳纖維制成，制造飛輪的碳纖維材料目前還很貴，成本比較高。
第二，能量密度不夠高，能量開釋只能保持較短時(shí)間，一般只有幾十秒鐘。自放電率高，如停止充電，能量在幾到幾十個(gè)小時(shí)內(nèi)就會(huì)自行耗盡。
例如，ActivePower公司的飛輪儲(chǔ)能體系單位模塊輸出250千瓦，待機(jī)損耗為2.5千瓦，因此有些數(shù)據(jù)稱其功率為99%。但這是有條件的。只有在迅速用掉的情況下才有這么高的功率。假如自放電的話，功率大大下降。例如，幾萬轉(zhuǎn)高速飛輪體系損耗在100瓦左右，1千瓦時(shí)的體系只能保持10小時(shí)的自放電。
基于飛輪儲(chǔ)能的上述特色，能夠在航空航天、軌道交通、電網(wǎng)調(diào)頻、不間斷電源、儲(chǔ)能電站、微網(wǎng)等范疇。
首要是航天航空范疇，包含人造衛(wèi)星、飛船、空間站，飛輪電池一次充電能夠供給同重量化學(xué)電池兩倍的功率，同負(fù)載的運(yùn)用時(shí)間為化學(xué)電池的3～10倍。同時(shí)，因?yàn)樗霓D(zhuǎn)速是可測可控的，故能夠隨時(shí)檢查電能的多少。美國太空總署已在空間站安裝了48個(gè)飛輪電池，聯(lián)合在一起可供給超越150KW的電能，比較化學(xué)電池，可節(jié)省200萬美元左右。
其次是軌道交通的能量收回范疇。城市軌道交通的首要能源消耗是電能,電能費(fèi)用龐大。根據(jù)不徹底統(tǒng)計(jì),城市軌道交通體系每年的用電量約為150億度,約占全國總用電量的3‰。有用收回再生制動(dòng)能量,既可減少很多能耗,節(jié)省能源,下降運(yùn)營電力費(fèi)用成本,產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí),能夠提高列車運(yùn)轉(zhuǎn)安全安穩(wěn)性,對(duì)城市軌道運(yùn)營商具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
飛輪儲(chǔ)能軌道能量收回體系,即把飛輪儲(chǔ)能運(yùn)用于存儲(chǔ)軌道機(jī)車產(chǎn)生的制動(dòng)能量(因?yàn)闄C(jī)車制動(dòng)導(dǎo)致牽引網(wǎng)電壓升高,經(jīng)過飛輪吸收平抑網(wǎng)壓),并在下一個(gè)機(jī)車發(fā)動(dòng)環(huán)節(jié)彌補(bǔ)機(jī)車的能量消耗(機(jī)車發(fā)動(dòng)導(dǎo)致網(wǎng)壓下降,飛輪放電平抑網(wǎng)壓下降)。
第三是電力體系調(diào)頻。現(xiàn)有火電機(jī)組在功率盯梢與電網(wǎng)調(diào)度要求之間的距離逐步加大,成為各大電廠亟需解決的痛點(diǎn)。
飛輪儲(chǔ)能體系具有呼應(yīng)迅速、盯梢精確的特色,能夠有用提高以火電為主的電力體系全體調(diào)頻能力,確保電力體系頻率安穩(wěn),改善電力體系的運(yùn)轉(zhuǎn)功率,提高電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性及安全性。新式儲(chǔ)能資本公眾號(hào)
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飛輪儲(chǔ)能
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4、如有問題可聯(lián)絡(luò)導(dǎo)航網(wǎng)編輯部，電話：010-88376188，電子郵件：bianjibu@okcis.cn）
飛輪儲(chǔ)能在一級(jí)商場也遭到資本商場追捧。北航布景的華馳動(dòng)能(北京)科技有限公司(以下簡稱“華馳動(dòng)能”)在2021年末完成了一輪來自浙大九智、星澤資本等組織的投資。
2021年10月，飛輪儲(chǔ)能技能供應(yīng)商泓慧能源取得1億人民幣戰(zhàn)略投資，投資方為皓海產(chǎn)融、廣闊控股。
飛輪儲(chǔ)能是一種源于航天范疇的先進(jìn)物理儲(chǔ)能技能,是指運(yùn)用電能驅(qū)動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn),將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,在需求的時(shí)分經(jīng)過飛輪慣性拖動(dòng)電機(jī)發(fā)電,將貯存的機(jī)械能變?yōu)殡娔茌敵?即所謂的飛輪放電)的一種儲(chǔ)能方式。
目前，飛輪儲(chǔ)能在全球和國內(nèi)儲(chǔ)能商場范疇，還歸于小眾技能。根據(jù)我國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能運(yùn)用分會(huì)出品的《2022儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)運(yùn)用研究報(bào)告》，2021年全球儲(chǔ)能商場裝機(jī)功率205.3GW，飛輪儲(chǔ)能占比為0.47%;2021年國內(nèi)儲(chǔ)能商場撞擊規(guī)模為43.44GW，壓縮空氣和飛輪儲(chǔ)能占比為0.4%。
不過，隨著儲(chǔ)能商場的全體迸發(fā)，飛輪儲(chǔ)能蓄勢待飛，有望在萬億儲(chǔ)能商場中分到一杯羹。
飛輪儲(chǔ)能的長處顯著
飛輪儲(chǔ)能是一種典型的物理儲(chǔ)能方式。
從結(jié)構(gòu)上來看，飛輪儲(chǔ)能包含三個(gè)核心部分：飛輪、電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)和電力電子改換設(shè)備。其中，飛輪是整個(gè)產(chǎn)品的核心部件，直接決定著貯存能量的多少;電力電子改換設(shè)備，決定了輸入輸出能量的巨細(xì)。
簡單地說，飛輪儲(chǔ)能是將能量以飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的方式來存儲(chǔ)。充電時(shí)，飛輪由電機(jī)帶動(dòng)飛速旋轉(zhuǎn);放電時(shí)，相同的電機(jī)作為發(fā)電機(jī)由旋轉(zhuǎn)的飛輪產(chǎn)生電能。貯存在飛輪中的能量與飛輪(以飛輪轉(zhuǎn)軸作為其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的參閱軸)的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)速度的平方成正比。
與電池一樣，飛輪儲(chǔ)能有三種工作狀況，即充電、放電和浮充。飛輪儲(chǔ)能的能量狀況能夠用荷電狀況(StateofCharge，SOC)來描繪：當(dāng)SOC=0時(shí)，表明飛輪儲(chǔ)能體系放電徹底，當(dāng)時(shí)可用的能量為0;當(dāng)SOC=1時(shí)，表明飛輪儲(chǔ)能體系徹底充溢，當(dāng)時(shí)可用的能量為1。
在飛輪儲(chǔ)能體系充電時(shí)，從外部輸入的電能經(jīng)過電力電子改換設(shè)備，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)以貯存動(dòng)能。此刻，飛輪從低轉(zhuǎn)速向高轉(zhuǎn)速加快運(yùn)轉(zhuǎn)，SOC上升;放電時(shí)，即當(dāng)外部負(fù)載需求能量時(shí)，旋轉(zhuǎn)的飛輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，再經(jīng)過電力電子改換設(shè)備轉(zhuǎn)化成負(fù)載所需的各種頻率、電壓等級(jí)的電能，以滿足不同的用電需求。此刻，飛輪從高轉(zhuǎn)速向低轉(zhuǎn)速減速，SOC下降;浮充時(shí)，飛輪處于充溢電的待機(jī)狀況，，此刻飛輪處于(額外)最高轉(zhuǎn)速，為了保持這一狀況，外界需求給飛輪儲(chǔ)能體系供給涓流充電，但這個(gè)涓流很小，在很多情況下能夠忽略不計(jì)。
從技能道路來看，全球飛輪儲(chǔ)能技能首要有兩條技能道路。第一條技能道路是以觸摸式機(jī)械軸承為代表的大容量飛輪儲(chǔ)能技能，其首要特色是貯存動(dòng)能、開釋功率大，一般用于短時(shí)大功率放電和電力調(diào)峰場合。
第二條技能道路是以磁懸浮軸承為代表的中小容量飛輪儲(chǔ)能技能，其首要特色是結(jié)構(gòu)緊湊、功率更高，一般用作飛輪電池、不間斷電源等。
為進(jìn)步飛輪的轉(zhuǎn)速和下降飛輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的損耗，飛輪儲(chǔ)能的關(guān)鍵技能包含高強(qiáng)度復(fù)合材料技能、高速低損耗軸承技能、高速高效發(fā)電/電動(dòng)機(jī)技能、飛輪儲(chǔ)能并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)技能、真空技能等。
因此，飛輪儲(chǔ)能具有多種長處。首要，功率特性好,呼應(yīng)速度快，可完成毫秒級(jí)大功率充放電、可靠性高。其次，高功率、免保護(hù)。磁懸浮支撐無沖突損耗,體系保護(hù)周期長;第三，運(yùn)用壽命長，即不受重復(fù)深度放電次數(shù)影響,運(yùn)用壽命一般在20年以上;第四，適用溫度廣泛，容量特性不受高低溫影響,工作溫度一般在-10至+40°C。此外，綠色環(huán)保、無污染，無化學(xué)物質(zhì),無電池后期收回壓力。
運(yùn)用場景廣泛
雖然飛輪儲(chǔ)能具有多種長處，但其缺陷也很顯著。
第一，成本比較高。因?yàn)樵趯?shí)際工作中，飛輪的轉(zhuǎn)速可達(dá)40000～50000r/min，一般金屬制成的飛輪無法接受這樣高的轉(zhuǎn)速，容易解體，所以飛輪一般都選用碳纖維制成，制造飛輪的碳纖維材料目前還很貴，成本比較高。
第二，能量密度不夠高，能量開釋只能保持較短時(shí)間，一般只有幾十秒鐘。自放電率高，如停止充電，能量在幾到幾十個(gè)小時(shí)內(nèi)就會(huì)自行耗盡。
例如，ActivePower公司的飛輪儲(chǔ)能體系單位模塊輸出250千瓦，待機(jī)損耗為2.5千瓦，因此有些數(shù)據(jù)稱其功率為99%。但這是有條件的。只有在迅速用掉的情況下才有這么高的功率。假如自放電的話，功率大大下降。例如，幾萬轉(zhuǎn)高速飛輪體系損耗在100瓦左右，1千瓦時(shí)的體系只能保持10小時(shí)的自放電。
基于飛輪儲(chǔ)能的上述特色，能夠在航空航天、軌道交通、電網(wǎng)調(diào)頻、不間斷電源、儲(chǔ)能電站、微網(wǎng)等范疇。
首要是航天航空范疇，包含人造衛(wèi)星、飛船、空間站，飛輪電池一次充電能夠供給同重量化學(xué)電池兩倍的功率，同負(fù)載的運(yùn)用時(shí)間為化學(xué)電池的3～10倍。同時(shí)，因?yàn)樗霓D(zhuǎn)速是可測可控的，故能夠隨時(shí)檢查電能的多少。美國太空總署已在空間站安裝了48個(gè)飛輪電池，聯(lián)合在一起可供給超越150KW的電能，比較化學(xué)電池，可節(jié)省200萬美元左右。
其次是軌道交通的能量收回范疇。城市軌道交通的首要能源消耗是電能,電能費(fèi)用龐大。根據(jù)不徹底統(tǒng)計(jì),城市軌道交通體系每年的用電量約為150億度,約占全國總用電量的3‰。有用收回再生制動(dòng)能量,既可減少很多能耗,節(jié)省能源,下降運(yùn)營電力費(fèi)用成本,產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí),能夠提高列車運(yùn)轉(zhuǎn)安全安穩(wěn)性,對(duì)城市軌道運(yùn)營商具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
飛輪儲(chǔ)能軌道能量收回體系,即把飛輪儲(chǔ)能運(yùn)用于存儲(chǔ)軌道機(jī)車產(chǎn)生的制動(dòng)能量(因?yàn)闄C(jī)車制動(dòng)導(dǎo)致牽引網(wǎng)電壓升高,經(jīng)過飛輪吸收平抑網(wǎng)壓),并在下一個(gè)機(jī)車發(fā)動(dòng)環(huán)節(jié)彌補(bǔ)機(jī)車的能量消耗(機(jī)車發(fā)動(dòng)導(dǎo)致網(wǎng)壓下降,飛輪放電平抑網(wǎng)壓下降)。
第三是電力體系調(diào)頻。現(xiàn)有火電機(jī)組在功率盯梢與電網(wǎng)調(diào)度要求之間的距離逐步加大,成為各大電廠亟需解決的痛點(diǎn)。
飛輪儲(chǔ)能體系具有呼應(yīng)迅速、盯梢精確的特色,能夠有用提高以火電為主的電力體系全體調(diào)頻能力,確保電力體系頻率安穩(wěn),改善電力體系的運(yùn)轉(zhuǎn)功率,提高電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性及安全性。新式儲(chǔ)能資本公眾號(hào)
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