5、 国内外飞轮储能技术发展现状
(1)国外飞轮储能技术的发展处于领先地位
美国、德国、日本等发达国家的飞轮储能技术的发展处于领先地位。日本已经制造出容量26.5MVA,系统输出电压1100V,转速510690r/min的变频调速飞轮蓄能发电系统。美国马里兰大学也已研究出用于电力调峰的24kWh的电磁悬浮飞轮系统,其飞轮重172.8kg,工作转速范围11,610—46,345rpm,破坏转速为48,784rpm,系统输出恒压110～240V,全程效率为81%。经济分析表明,运行3年时间可收回全部成本。飞轮储能技术在美国发展得很成熟,他们制造出一种装置,在空转时的能量损耗达到每小时0.1%。欧洲的法国国家科研中心、德国的物理高技术研究所、意大利的SISE均正开展高温超导磁悬浮轴承的飞轮储能系统研究。2011年10月30日,全球大规模飞轮储能应用先驱Beacon Power申请破产保护。BeaconPower开创了飞轮储能系统与电力公司合作的先例,使电力市场开始接受飞轮储能技术。从这个角度讲,在飞轮储能技术发展的历史上,甚至于储能发展的历史上,Beacon Power的成就无人可以替代。尽管公司面临破产,但去年6月在纽约Stephen镇,仍为20MW的飞轮储能项目举行一个建成投运仪式。该飞轮储能电源系统用于电厂储能调频,能做到15min的储能规模。而一般应用于UPS的飞轮储能时间都不超过100s。可以说这是美国目前最先进的飞轮储能系统。这也说明美国的很多项目还处在示范阶段。表1给出了国外几个著名的飞轮储能电源系统的厂商。
现介绍美国、西欧和日本的主要研发飞轮储能电源系统的厂商。
①美国宇航局(NASA)Glenn研究中心及其合作单位
N A S A 飞轮主要应用于航空航天, 以及军用装甲车辆上, 用途主要是: 能量储存、动力和姿态控制以及峰值功率调节等。设计储能量: 3 6 0～8 4 0 kWh ;储能密度: 4 4Wh / k g ;转速:60000rpm;线速度:不小于880m/s。目标建立和测试大型飞轮储能系统,目标:储能密度大于100Wh/kg;线速度不小于1260m/s。工作高低转速比:3:1;放电深度:90%;运行转速内无临界模态,后期研究控制模态可能性。
②Bescon Power公司
Bescon Power公司生产的飞轮储能产品用以满足迅速增长的可靠的分布式电源需求。建立为通讯应用提供后备电源的商业基础,估计每年拥有10000套飞轮系统需求。为电信/电缆设备提供备用电力供应的20C1000飞轮储能系统为主。
飞轮采用高强度复合材料轮缘,高速、长寿命、无需维护、低损耗永磁偏置主动/被动磁轴承,直流永磁无刷高效率、低损耗电动/发电机,正弦波脉宽调制实现驱动电压、电流一体化控制的双向换流器,真空密封,埋入地下,运行状况可以通过互联网进行监视。
