飞轮储能技术应用对电网和可再生能源将产生怎样的影响？
发布日期：2018/3/5
自飞轮发明以来，飞轮技术可以帮助平衡机器中的能量流动。随着时间的推移，更多的现代飞轮设备已经被公共汽车、火车、起重机和汽车等行业领域采用，通常以再生制动的形式出现。在这种情况下，可以捕获即将浪费的能量（例如车辆减速或停止）并转换为可用的电能。
飞轮通过加速转子高速工作，其能量暂时存储为旋转动能或动能。然后，这种能量可以转换成一种有用的形式，例如，它可以使车辆再次移动。
例如，沃尔沃公司在几年前就用他们的S60轿车进行试验，后轮制动将使飞轮旋转，产生机械能，在稍后加速时，也有助于将汽车向前移动。这令人印象深刻，对吗？
ABB公司将在阿拉斯加安装其集成的PowerStore商用飞轮和电池系统，以实现风电场更多可再生能源的整合
现代飞轮的转速有多快？
由于最近的技术进步，飞轮引起了一些公用事业和储能公司的兴趣。钢质飞轮的转速被限制在几千转。现代飞轮由碳纤维材料制成，采用磁性轴承，能够以高达60,000 rpm或更高的转速旋转。
为储能而开发的设备安装在一个真空外壳内，以减少空气阻力。飞轮也使用连接到转子的发电机进行充电和放电。
为什么对飞轮感兴趣的是公用事业公司或电网运营商？
飞轮使用方便，并且速度很快，可以用来发电。电网平衡通常由传统发电机实现，这些发电机必须提供辅助服务，例如备用电能容量。而对于实时负载平衡，如频率和电压控制，发电机可以升高和降低的转速决定所提供能源服务的分配和价值。
例如，STORNETIC公司的EnWheel飞轮产品采用高科技材料制成，可使转子达到每分钟45,000转的速度。据该公司介绍，这是通过将摩擦损失降至最低来实现的。整个转子在非接触式轴承的真空中运行，并且由碳纤维增强塑料制成。
飞轮可以帮助完成这些功能。飞轮可以快速提供有功和无功功率，这对平衡由传统负载或可再生能源引起的功率波动至关重要。这使得飞轮非常适合平衡风力或太阳能发电场产生的可变功率，提高电网电能质量，并稳定当地分布的电压水平。
当然，风力发电场将会受风力的影响。风力过多和过少都会影响到它所馈入的电网稳定，这就是储能系统发挥作用的地方。储能部署可以帮助支持和平衡可再生能源的整合。
锂离子等电池可以在数秒钟到数分钟内储存、吸收和释放能量，而采用飞轮也可以存储这些电能，并超过电池的性能。而且，与锂离子电池不同，即使经过数千次循环之后，飞轮的性能也不会退化，所以它们的使用寿命可以更好地匹配风力发电场的使用寿命。
电池和飞轮是一个非此即彼的选择吗？
飞轮可以与电池一起工作。例如，电力设备厂商ABB公司提供模块化微电网系统，将这两种设备的互补功能融合在一起，目前该系统正在为一个位于美国阿拉斯加州的17兆瓦风电场提供服务。飞轮将有助于整合波动的风力发电，并且电池可以用于长期储存电能。
STORNETIC公司指出，独立飞轮系统具有环保优势，该系统不含毒素或化学物质。
STORNETIC公司在2016年9月召开的汉堡WindEnergy展会上首次推出其EnWheel飞轮产品，这是一款完全可回收的飞轮能量装置。
在STORNETIC的EnWheel飞轮装置中，其电机以每分钟45,000转的频率旋转碳纤维转子。为了减少摩擦并保持高速，转子在真空中悬浮在磁力轴承上。
STORNETIC公司最近推出了第一台兆瓦级飞轮储能单元。DuraStor（R）1000基于飞轮的装置由16个EnWheel装置组成，使用户能够将电能转换为旋转动能，并快速方便地进行存储。
据该公司介绍，可靠的飞轮系统为更加稳定的风电场提供了更多的可能性，因为它提供了风电项目通常缺少的可预测性。
例如，STORNETIC公司的董事总经理Rainer vor dem Esche博士在一份新闻发布会上表示，“飞轮系统可以吸收电力高峰输出的电能，从而使整个风电场的电能产量更加均衡和可预测。它还使风电场能够提供频率控制服务，为平衡电网提供帮助。”
STORNETIC公司目前正与可再生能源开发商EDF公司在法国合作开展一项联合试点项目，以评估飞轮储能技术的性能及其对电网的影响。
还有哪些公司正在研究飞轮？
目前市场上还有一家名为Amber Kinetics的公司在开发飞轮技术。加利福尼亚新兴技术协调委员会最近发布的一项独立研究报告表明，这家公司的飞轮储能技术（FES）提供了四小时的放电量，并且成功并有效地改变了电力负载。
Amber Kinetics公司已开发出一种新技术，可将飞轮的持续时间和效率从几分钟延长到几小时，从而为公用事业规模的应用提供更经济可靠的储能产品。
去年，Amber Kinetics公司使用其Gen-2飞轮系统与太平洋天然气和电力公司签署了一个20兆瓦的储能服务协议。它是有史以来最大的输电级飞轮系统之一。
此外，这个调查研究报告的作者表示，使用这种新兴技术在电力供应方面可以为电网提供更多的灵活性和负载调节机会，并建议将其采纳到加利福尼亚的自我激励计划中。
飞轮与电池相比有什么优势？
Amber Kinetics公司认为，其钢质飞轮技术可以降低定价，同时提高公用事业规模储能的操作安全性和灵活性。其部分成本节约来自更长的维护间隔，特别是与电池相比。飞轮的材质不会发生退化，很少需要更换。
“由于飞轮的材质98％都是钢，所以没有火灾、化学爆炸或有害物质释放的风险，并且在30年的使用期限内提供无限次的循环运动。”Amber Kinetics公司首席执行官Ed Chiao指出，“我们的愿景是为希望利用飞轮储能降低成本和整合可再生资源的公用事业公司提供具有成本效益和灵活性的能力。”
来源：中国储能网
