DQZHAN技術訊：科普儲能之飛輪儲能知識點
為了讓大家更加**清楚的了解儲能，小編特意開設了科普小課堂，每一期都會講一些關于儲能的小知識點，歡迎大家關注北極星儲能網(wǎng)微信哦！本期的主題是儲能中的飛輪儲能。與其他形式的儲能技術相比，飛輪儲能具有使用壽命長、儲能密度高、不受充放電次數(shù)限制、安裝維護方便、對環(huán)境危害小等優(yōu)點，因此得到廣泛的應用。
知識點1：飛輪儲能原理
飛輪儲能的工作原理即在電力富裕條件下，由電能驅動飛輪到高速旋轉，電能轉變?yōu)闄C械能儲存;當系統(tǒng)需要時，飛輪減速，電動機作發(fā)電機運行，將飛輪動能轉換成電能，供用戶使用。飛輪儲能通過轉子的加速和減速，實現(xiàn)電能的存入和釋放。
知識點2：飛輪儲能結構
飛輪儲能系統(tǒng)基本的結構包括以下五個組成部分：
飛輪輪子：一般為高強度復合纖維材料組成，通過一定的繞線方式纏繞在與電機轉子一體的金屬輪毅上。
軸承：利用永磁軸承、電磁軸承、超導懸浮軸承或其他低摩擦功耗軸承支承飛輪，并采用機械保護軸承。
電動發(fā)電機：一般為直流永磁無刷同步電動發(fā)電互逆式雙向電機。
電力轉換器：它是輸入電能轉化為直流電供給電機，輸出電能進行調(diào)頻、整流后供給負載的關鍵部件。
真空室：為減少風損、防止高速旋轉的飛輪發(fā)生**事故，飛輪系統(tǒng)放置與高真空密封保護套筒內(nèi)。
知識點3：飛輪儲能優(yōu)點
作為一種新型的物理儲能方式，飛輪儲能與傳統(tǒng)化學電池相比，具備有以下優(yōu)點：
1)充放電迅速。從收到電網(wǎng)側的調(diào)節(jié)信號到飛輪儲能系統(tǒng)做出反應，時間極短，并且在之后數(shù)分鐘時間內(nèi)能夠完成整個系統(tǒng)的充/放電過程，符合電網(wǎng)的短時響應與調(diào)節(jié)需求，相比于蓄電池、抽水蓄能、壓縮空氣等，具有較快的充/放電時間。
2)工作效率高。一般的飛輪儲能系統(tǒng)工作效率可以達到90%左右，相比于抽水蓄能的60%以及蓄電池儲能的70%，具有明顯的優(yōu)勢，而且采用磁懸浮軸承的飛輪儲能系統(tǒng)，其工作效率更高，接近95%。
3)使用壽命長。飛輪儲能系統(tǒng)雖價格昂貴，但是設計良好，其年平均維護費用極低，充放電次數(shù)明顯優(yōu)于蓄電池儲能等，其達到了百萬數(shù)量級，且一般免維護的時間是在10a以上。
4)環(huán)保無污染。由于機械儲能的緣故，飛輪儲能不會排放出污染環(huán)境的物質(zhì)，其是一種環(huán)境友好型的綠色儲能技術。此外，飛輪儲能系統(tǒng)還具有模塊性、建設時間短、事故后果影響低等優(yōu)點。
知識點4：飛輪儲能應用
飛輪儲能技術的應用主要集中在儲能和峰值動力使用2大類，具體應用體現(xiàn)在以下幾方面：
1)UPS不間斷電源。不間斷電源(UPS)是一種利用儲能裝置向負載提供高質(zhì)量電能的設備，在醫(yī)療設備、通信、計算機系統(tǒng)領域有著廣泛的應用。目前UPS逐漸傾向于使用飛輪儲能裝置等新型儲能設備，既減少了環(huán)境污染，延長了使用壽命，同時也提高了工作效率。
2)節(jié)能。能源利用率一直是我們比較關注的話題，節(jié)能已經(jīng)得到廣泛的共識。傳統(tǒng)的機械裝置，進行機械制動后能量被轉化為熱能而流失，造成了一定程度上的浪費，降低了能源的使用效率。因此，通過飛輪儲能裝置把這部分能量轉化為動能存儲起來，在需要的時候，輸出到系統(tǒng)中，可以減少能量損失，提高能量的利用率，目前主要的應用領域集中在新能源汽車和城市軌道交通等方面。
3)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)。飛輪儲能技術應用于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，其能夠較好地調(diào)節(jié)有功功率，削峰填谷，增大功率因數(shù)，穩(wěn)定電壓和頻率，并對改善電能質(zhì)量和穩(wěn)定負荷具有良好的作用。暫態(tài)穩(wěn)定性問題一直是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行和分析的重點，依靠飛輪儲能的瞬時功率大、響應迅速、充放電完成時間短等特點，投入到電力系統(tǒng)中，能夠快速主動地參與電力系統(tǒng)動態(tài)過程，消除擾動并縮短暫態(tài)過程，盡量避免了電壓崩潰、低頻振蕩等危險狀況的出現(xiàn)，為電力系統(tǒng)恢復到穩(wěn)定運行起到了積極作用。
4)微網(wǎng)。目前，微網(wǎng)(Microgrid)作為一個小型發(fā)配電系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)自我監(jiān)控、自我調(diào)節(jié)，既可以并網(wǎng)運行，也能獨立運行。因此，相對于傳統(tǒng)大電網(wǎng)而言，微網(wǎng)由于分布式電源多、位置靈活、分散等特點，需要有儲能系統(tǒng)的支撐做保障。在微網(wǎng)能量充足時，飛輪儲能系統(tǒng)將多余的能量存儲起來，穩(wěn)定端電壓;當微網(wǎng)發(fā)生故障，或出現(xiàn)功率性缺額現(xiàn)象時，將存儲的能量釋放出去，增強了局部供電可靠性，維持了微網(wǎng)的頻率穩(wěn)定。
5)可再生能源的并網(wǎng)。飛輪儲能技術的一個關鍵應用領域是可再生能源的并網(wǎng)。當前，風力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源因為清潔、巨量、可再生等優(yōu)點，受到越來越多的關注。但是由于風光等可再生能源自身的間歇性和波動性，并網(wǎng)后增大了電網(wǎng)的沖擊，對電力系統(tǒng)的**穩(wěn)定運行造成了一定的影響。而飛輪儲能系統(tǒng)作為一個可靈活調(diào)控的有功源，能穩(wěn)定并網(wǎng)頻率和電壓，減小可再生能源的波動性，削峰填谷，降低對電網(wǎng)的沖擊，有效地改善可再生能源并網(wǎng)過程中產(chǎn)生的電能質(zhì)量問題，確保**性和可靠性。
