PDF《中国飞轮储能：行走在主流边缘》

编辑尧版式院陈欢欢 校对院么辰 圆园10 年12 月6日星期一 栽藻造押渊园员园冤82616610 耘原皂葬蚤造押hhchen@stimes.

cn B3 技术中国飞轮储能: 行走在主流边缘 阴本报记者 陈欢欢 飞轮储能技术作为未来大规模储 能的应用方式之一进入国人的视野还 是最近两年的事. 在我国, 化学电池较为常见, 抽水 储能也应用较多, 唯独飞轮储能这个名 词颇为陌生. 在媒体对飞轮储能的报道中, 北京 航空航天大学教授房建成的一句话引 用颇多: 目前, 我国的飞轮储能技术还 停留在实验室研究阶段, 与国外技术水 平差距在

10 年以上. 然而, 今年

7 月, 英利集团高调宣 布进军飞轮储能领域, 称其技术国产化 率达到了 80%, 并计划在 十二五 期间 至少生产

45 万台. 那么, 我国是否具有大批量生产飞 轮储能的技术能力?国外的飞轮储能发 展现状如何?飞轮储能是否能满足市场 对储能技术的迫切需求? 带着这些疑问, 《科学时报》 记者来 到我国少数几家研究飞轮储能的科研 单位之一―― ―清华大学工程物理系, 采 访了该系副研究员戴兴建. 市场潜力巨大 所谓飞轮储能, 是利用高速旋转的 飞轮将能量以动能的形式储存起来.需 要能量时, 飞轮减速运行, 将存储的能 量释放出来.我们小时候玩过的回力玩 具汽车就是飞轮储能的简单应用. 不过, 现在对飞轮储能的要求是将 其应用于更大规模的储能.据戴兴建介 绍, 飞轮储能的技术优势是技术成熟度 高、 高功率密度、 长寿命、 环境特性友 好.目前, 国外产品经过不断地更新和 提高性能, 寿命已经达到

15 年、

10 万次 以上.而化学电池一般只有几千次充放 电的寿命, 往往几年就需要更换. 戴兴建算了笔账: 电池的运行需要 空调作保证,因此需要额外的电费;

两 三年更换电池, 又是一笔费用;

同样容 量的储能, 飞轮储能的占地面积只有电 池的 1/3. 综合起来, 两者在寿命期内的 竞争成本差不多. 不过,飞轮储能的劣势也很明显: 能量密度不够高、 自放电率高, 如停止 充电, 能量在几到几十个小时内就会自 行耗尽. Active Power 公司的飞轮储能系统 单位模块输出

250 千瓦,待机损耗为 2.5 千瓦,因此有些数据称其效率为 99%. 但这是有条件的. 戴兴建说, 只 有在迅速用掉的情况下才有这么高的 效率.如果自放电的话,效率大大降 低. 例如, 几万转高速飞轮系统损耗在

100 瓦左右,

1 千瓦时的系统只能维持

10 小时的自放电. 因此, 戴兴建指出, 飞 轮储能最适合高功率、 短时间放电或频 繁充放电的储能需求.他认为, 没有一 种万能的储能技术能够满足所有的储 能需求, 飞轮储能根据其特点具体定位 三块细分市场. 第一, 高品质不间断电源. 有统计数据显示, 美国 95%以上的 停电都由分秒级的电能质量差导致.电 压突变在电网中很常见, 但在一些高精 密度产品的生产车间, 电压突变会造成 精密仪器的损坏.目前, 国际市场上已 经在用的基于飞轮储能的UPS 有3000~4000 套系统, 以平均

10 万美元 / 台计算,现有市场已经达到

3 亿~4 亿 美元.这还不包括巨大的潜在市场. 第二, 港口、 地铁等特殊场合的电 制动能量再生. 熟悉F1 的人对动能回收系统(KERS) 应该不会陌生.这是国际汽联 为了顺应低碳这一国际形势而采取的 重大举措.KERS 系统能将车身制动能 量存储起来, 并在赛车加速过程中作为 辅助动力释放利用.现在已经面世的 KERS 系统就是采用飞轮回收.国际汽 联主席莫斯利曾表示, 锂电池适合于长 期的能量储存, 而飞轮则更适合吸收汽 车大力制动下短时间内释放的巨大能 量. 除了 F1 赛车,制动能量巨大的港 口起重机、 地铁列车等都可以配备类似 的动能回收系统.据悉, 国内的很多港 口起重机的动能回收方式已经从早期 的电池转变为飞轮.Vycon 公司更是将 飞轮储能系统纳入港口起重机的制造, 成为其中一个部件.这块市场也将会很 大. 第三, 用于可再生能源并网的分秒 级储能电源. 风力发电的波动很大, 为了稳定输 出往往会为风机配备柴油机组, 但柴油 机并不适合频繁启动, 而这恰恰是飞轮 的强项. 国外现在采用的一种解决方 案是同时配备飞轮储能系统用于分秒 级的储能, 减少柴油机启动次数. 戴兴 建表示, 跟UPS 只有几百千瓦到几兆瓦 的容量相比, 风力发电的容量大、 规模 大, 因此市场也更大.他建议百兆瓦级 别的风电场配备供电容量 20%~50%的 飞轮储能. 不过, 由于放电时间有限, 戴兴建 认为飞轮储能不一定是调节太阳能发 电波动的最佳选择. 理论研究多 工程实践少 据了解, 以美国为代表的西方国家 对飞轮储能的研究开发持续了