储能皇冠之最——飞轮储能科普释义

国家支持飞轮储能推广：

很明显，飞轮储能是国家大力支持的储能方向，而且排序还在钠离子电池前面

飞轮储能因为其优异的功率特性，毫秒级启动的能力，超长寿命以及从制造到使用过程中的环境友好特性，已经被广泛应用于调峰调频，电能质量调节，输配电系统稳定性，UPS等场合，是最有发展前途的储能技术之一。

飞轮储能的优点

和目前讨论较多的化学能电池不同，飞轮储能是用物理方法储存电能，其大类下还有抽水蓄能和压缩空气储能两种。对比其他储能技术，飞轮储能主要有以下几种优势：

1. 寿命长

使用寿命超过20年，循环寿命非常长，是目前所有储能技术中寿命最长的技术之一。

2. 绝对能量密度和功率密度高

能量密度通常在15到100 Wh/kg之间，随着新材料和新技术的发展，目前先进的飞轮储能能量密度已经超过了150 Wh/kg。功率密度根据电机大小及应用场景有很大差别，最高功率密度可以超过10 kW/kg。

3. 充放效率高

充放效率超过90%，超过几乎所有化学电池的充放效率。

4. 适应性强

对工作温度和运行环境没有太大要求，适应性非常强。


应用于太空的飞轮储能设备（来源：NASA）
5. 启动速度快

启动速度在毫秒级，在所有储能系统中排名前列。

6. 无污染

飞轮储能制造和运行过程中都没有污染，环境友好。

7. 维护成本低

运行时几乎没有损耗，维护成本较低。

8. 模块化

利用最新技术可以将飞轮的体积做得非常小，根据需要可以将许多小模块连接在一起。

1.飞轮储能的工作原理
飞轮储能的工作原理即在电力富裕条件下，由电能驱动飞轮到高速旋转, 电能转变为机械能储存；当系统需要时，飞轮减速, 电动机作发电机运行, 将飞轮动能转换成电能, 供用户使用。飞轮储能通过转子的加速和减速，实现电能的存入和释放。
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2.飞轮储能系统的组成
飞轮储能系统基本的结构包括以下五个组成部分：
飞轮转子：一般为高强度复合纤维材料组成的，通过一定的绕线方式缠绕在与电机转子一体的金属轮毂上；
轴承：利用永磁轴承、电磁轴承、超导悬浮轴承或其他低摩擦功耗轴承支承飞轮，并采用机械保护轴承；
电动发电机：一般为直流永磁无刷同步电动发电互逆式双向电机；
电力转换器：它是输入电能转化为直流电供给电机，输出电能进行调频、整流后供给负载的关键部件；
真空室：为减小风损、防止高速旋转的飞轮发生安全事故，飞轮系统放置于高真空密封保护套筒内。
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[图片来自Google 图片]
3.飞轮储能技术的应用
与其他形式的储能技术相比，飞轮储能具有使用寿命长、储能密度高、不受充放电次数限制、安装维护方便、对环境危害小等优点，因此得到广泛的应用。
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此外，飞轮储能还适合应用到太阳能发电、风力发电等系统中。

参考资料：
王巍, 高原, 姜晓弋. 飞轮储能技术发展与应用[J]. 船电技术, 2013, (1):31-34.