中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：6月26日下午，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)和中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)聯(lián)合組織的“第十期中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)巡回走訪調(diào)研”專家組一行35人赴國(guó)能寧夏靈武發(fā)電有限公司“飛輪儲(chǔ)能-火電聯(lián)合調(diào)頻”工程進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。華馳動(dòng)能（北京）科技有限公司副總經(jīng)理張寶輝等相關(guān)負(fù)責(zé)人接待了調(diào)研團(tuán)一行。
本次調(diào)研重點(diǎn)了解磁懸浮飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，飛輪儲(chǔ)能與鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)屬性對(duì)比，火電儲(chǔ)能一次和二次輔助調(diào)頻，新能源場(chǎng)站一次調(diào)頻、獨(dú)立儲(chǔ)能調(diào)頻調(diào)峰，華馳磁懸浮飛輪儲(chǔ)能解決方案等。
華馳動(dòng)能副總經(jīng)理張寶輝為本次調(diào)研專家組作全程介紹，交流過程中對(duì)大家提出的問題進(jìn)行了答疑解惑。
項(xiàng)目背景
為緩解新型電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下的調(diào)度調(diào)頻壓力，促進(jìn)新能源消納，維護(hù)新型電力系統(tǒng)安全，國(guó)家能源集團(tuán)寧夏電力公司和靈武公司積極與北京華馳動(dòng)能、華北電力大學(xué)等聯(lián)合開發(fā)建設(shè)全球單體儲(chǔ)電量最大、單體功率最大的國(guó)內(nèi)首個(gè)全容量“飛輪儲(chǔ)能+火電聯(lián)合調(diào)頻”項(xiàng)目。該項(xiàng)目是我國(guó)煤電領(lǐng)域首個(gè)全容量“飛輪儲(chǔ)能+火電聯(lián)合調(diào)頻”工程，也是全球首臺(tái)500kW/125kWh級(jí)別的工程化應(yīng)用飛輪，項(xiàng)目設(shè)計(jì)安裝36臺(tái)飛輪，單臺(tái)飛輪額定功率為500kW，最大可達(dá)630kW，總?cè)萘繛?2MW/4.5MWh。項(xiàng)目投運(yùn)后機(jī)組一次調(diào)頻合格率提升約30%。
工程建設(shè)
2021年11月10日，國(guó)能寧夏靈武發(fā)電有限公司“飛輪儲(chǔ)能-火電聯(lián)合調(diào)頻”工程正式開工建設(shè)。該項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)第一個(gè)全容量“飛輪儲(chǔ)能-火電聯(lián)合調(diào)頻”工程，也是全球飛輪儲(chǔ)能單體功率最大、總儲(chǔ)能最多的工程項(xiàng)目。
飛輪儲(chǔ)能項(xiàng)目是一種新興的電能儲(chǔ)存技術(shù)，相比傳統(tǒng)電池能技術(shù)，具有安全環(huán)保性好、深度充放電能力強(qiáng)、充放電次數(shù)多、調(diào)頻性能高和寬溫域、低成本、零衰減、零維護(hù)、高精準(zhǔn)等特性優(yōu)點(diǎn)。建成后，可實(shí)現(xiàn)兩大創(chuàng)新突破:一是掌握大規(guī)模陣列式飛輪儲(chǔ)能的運(yùn)行與控制方法，建立國(guó)內(nèi)第一個(gè)全容量飛輪儲(chǔ)能-火電聯(lián)合調(diào)頻示范工程。二是突破500kW/級(jí)大功率飛輪單體的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)大功率飛輪單體的工程應(yīng)用。該技術(shù)應(yīng)用，可顯著提高火電機(jī)組調(diào)頻能力，維護(hù)大網(wǎng)安全，促進(jìn)消納新能源，對(duì)發(fā)揮火電“托底、保供、調(diào)節(jié)”作用，加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)具有深遠(yuǎn)意義。
2022年7月25日，靈武公司光火儲(chǔ)耦合22MW/4.5MWh飛輪儲(chǔ)能項(xiàng)目10kV倒送廠用電一次成功，為后續(xù)單體調(diào)試及系統(tǒng)聯(lián)調(diào)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該公司嚴(yán)控安全和質(zhì)量關(guān)，克服疫情和冬季低溫施工影響，協(xié)調(diào)各方落實(shí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、土建施工、設(shè)備安裝、調(diào)試實(shí)驗(yàn)及對(duì)外協(xié)調(diào)等工作，利用機(jī)組停機(jī)檢修機(jī)會(huì)，先后完成1、2號(hào)機(jī)飛輪儲(chǔ)能DCS控制柜安裝、10kV開關(guān)柜并柜等工作，并于7月17日完成400V系統(tǒng)正式受電。為確保10kV倒送廠用電工作順利完成，該公司超前策劃、科學(xué)組織，全員通力協(xié)作，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行檢查、記錄，所有電氣保護(hù)、信號(hào)指示均準(zhǔn)確無誤，順利完成10kV配電設(shè)備耐壓實(shí)驗(yàn)及遠(yuǎn)方傳動(dòng)、DCS邏輯組態(tài)及開關(guān)傳動(dòng)等各項(xiàng)工序。
7月26日，首批2臺(tái)飛輪完成全部出廠測(cè)試，發(fā)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，并完成飛輪吊裝工作。飛輪本體重18噸，安裝在地下深2.2米、長(zhǎng)寬均為2.8米的基坑內(nèi)，每四臺(tái)飛輪配一臺(tái)預(yù)制艙為一個(gè)飛輪儲(chǔ)能單元，飛輪陣列總共有9個(gè)飛輪單元，包含9臺(tái)預(yù)制艙和36臺(tái)飛輪。
示范意義
該項(xiàng)目主要以靈武電廠為示范基地，依托靈武公司現(xiàn)有2臺(tái)600MW機(jī)組在廠內(nèi)建設(shè)“6MW廠區(qū)分布式光伏系統(tǒng)+22MW磁懸浮飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)+100MW電極鍋爐”的光火儲(chǔ)耦合熱電聯(lián)產(chǎn)示范工程，提供電力輔助服務(wù)支持大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提升傳統(tǒng)火電廠的靈活性和經(jīng)濟(jì)效益，為電網(wǎng)大幅消納新能源提供可靠的技術(shù)支持。
《22MW/4.5MWh磁懸浮飛輪儲(chǔ)能技術(shù)研究與應(yīng)用》成功入選中電聯(lián)2023年度煤電機(jī)組“三改聯(lián)動(dòng)”技術(shù)改造示范案例。
現(xiàn)場(chǎng)直擊
在國(guó)能寧夏靈武發(fā)電有限公司廠區(qū)，36臺(tái)630kW的飛輪儲(chǔ)能單體設(shè)施整齊排列，用于儲(chǔ)能、調(diào)頻的磁懸浮飛輪正在地下緊張工作，以毫秒級(jí)的響應(yīng)速度為區(qū)域電網(wǎng)的穩(wěn)定飛速旋轉(zhuǎn)。
該工程運(yùn)用的飛輪儲(chǔ)能技術(shù)突破了化學(xué)電池的局限，用物理方法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。整個(gè)轉(zhuǎn)子采取磁懸浮技術(shù)，通過電動(dòng)和發(fā)電互逆式雙向電機(jī)，在電能與高速運(yùn)轉(zhuǎn)的飛輪動(dòng)能之間相互轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存，并通過調(diào)頻、整流、恒壓與不同類型的負(fù)載接口，有效降低機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)頻次，更加易于控制。蒸汽品質(zhì)、煤耗水平、環(huán)保參數(shù)持續(xù)向好。
“項(xiàng)目投運(yùn)以來，運(yùn)行穩(wěn)定。對(duì)比常用的儲(chǔ)能技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景，飛輪儲(chǔ)能技術(shù)具有安全性好，環(huán)保性好、壽命長(zhǎng)、深度充放電能力、充放電次數(shù)大，調(diào)頻性能高、后期維護(hù)量小等特點(diǎn)。”
常用儲(chǔ)能技術(shù)性能對(duì)比
作為國(guó)內(nèi)第一個(gè)全容量飛輪儲(chǔ)能與火電聯(lián)合調(diào)頻示范工程，國(guó)能寧夏靈武發(fā)電有限公司磁懸浮飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)可滿足15分鐘的充放電能力，可以有效支持大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為煤炭清潔高效綜合利用、輔助新能源消納提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
據(jù)現(xiàn)場(chǎng)了解，該項(xiàng)目由靈武公司和華馳動(dòng)能（北京）科技有限公司聯(lián)合多家單位共同實(shí)施。
磁懸浮飛輪主要包含轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、軸承系電機(jī)及其他真空、冷卻、控制輔助系統(tǒng)。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)主要有放電狀態(tài)、充電狀態(tài)、保持狀態(tài)等三種工作狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)動(dòng)能與電能之間的轉(zhuǎn)化。
磁懸浮飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)
從技術(shù)角度看，電源側(cè)調(diào)頻的突出特點(diǎn)是高頻次和高響應(yīng)速度，高頻次調(diào)頻需要長(zhǎng)壽命周期的儲(chǔ)能技術(shù)來支撐，對(duì)比常用儲(chǔ)能技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景，飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)總結(jié)如下:
(1) 安全性好: 沒有燃燒和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，在工程應(yīng)用中將其放置于地下;
(2) 環(huán)保性好:沒有危險(xiǎn)化學(xué)物的處理與回收問題;
(3) 壽命長(zhǎng):具有長(zhǎng)達(dá)20年以上的使用壽命;
(4) 深度充放電能力: 幾乎可達(dá)到100%的充放電能力；
(5) 充放電次數(shù)大:可以達(dá)到1000萬(wàn)次的充放電次數(shù);
(6) 調(diào)頻性能高: 毫秒級(jí)達(dá)到精確的放電要求；
(7) 寬溫域: 運(yùn)行溫度范圍寬-40C~+80C，無需溫度調(diào)節(jié)；
(8) 成本低:全生命周期運(yùn)行成本低;
(9) 零衰減: 額定充放電量無衰減;
(10) 零維護(hù):無需繁冗的系統(tǒng)維護(hù)；
(11) 高精準(zhǔn)特性:可精準(zhǔn)測(cè)算電量。
項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：
三個(gè)世界之最：總功率最大；單體儲(chǔ)電量最大；單體儲(chǔ)電能力參數(shù)最高的大規(guī)模飛輪儲(chǔ)能火電調(diào)頻項(xiàng)目。
二個(gè)突破：一是掌握大規(guī)模陣列式飛輪儲(chǔ)能的運(yùn)行與控制方法，建立國(guó)內(nèi)第一個(gè)全容量飛輪儲(chǔ)能與火電聯(lián)合調(diào)頻示范工程;二是突破了500kW級(jí)大功率飛輪單體的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)大功率飛輪單體的工程應(yīng)用。
一個(gè)領(lǐng)先：核心技術(shù)通過工信部工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心成果檢定，技術(shù)整體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
該項(xiàng)目已取得6項(xiàng)發(fā)明專利，制定了2項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了我國(guó)飛輪儲(chǔ)能參與火電調(diào)頻領(lǐng)域的空白。項(xiàng)目對(duì)煤電與儲(chǔ)能聯(lián)合調(diào)頻技術(shù)深入研究，能夠大比例提升現(xiàn)有機(jī)組一次調(diào)頻和AGC調(diào)節(jié)（頻）能力，有助于電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高比例接入和大規(guī)模消納新能源的目的，對(duì)推動(dòng)高效清潔熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組與大規(guī)模新能源協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。同時(shí)通過促進(jìn)大規(guī)?？稍偕茉聪{，實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)綠色低碳發(fā)展，為電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展開拓一條重要途徑。
飛輪儲(chǔ)能深度節(jié)能，靈武公司加快推進(jìn)三改聯(lián)動(dòng)，探索多種能源技術(shù)耦合，突破靈活性、低碳性及可靠性發(fā)展，在創(chuàng)新求變過程中，不僅增加了煤電兜底保障的底氣，更為新能源大規(guī)模并網(wǎng)和新型電力系統(tǒng)構(gòu)建貢獻(xiàn)了自己的智慧和力量。
參與本次調(diào)研的單位包括：中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)、天津市松正電動(dòng)汽車股份有限公司、武漢億緯儲(chǔ)能有限公司、北京寶光智中能源有限公司、三花新能源熱管理科技（杭州）有限公司、新風(fēng)光電子科技股份有限公司、上海精能動(dòng)力科技有限公司、上海派能能源科技股份有限公司、蘇州玻色智能科技有限公司、河南輝煌科技股份有限公司、廈門海辰儲(chǔ)能科技股份有限公司、浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司、西安中車永電電氣有限公司、廈門科華數(shù)能科技有限公司、廣東申菱環(huán)境系統(tǒng)股份有限公司、深圳市恩玖科技有限公司、杭州華塑科技股份有限公司、青鳥消防股份有限公司、國(guó)安達(dá)股份有限公司、廣東歐科空調(diào)制冷有限公司、湘能楚天電力科技有限公司、三河同飛制冷股份有限公司、Intertek天祥集團(tuán)、物產(chǎn)中大金屬集團(tuán)有限公司、廣東零壹工業(yè)技術(shù)有限公司、《第一財(cái)經(jīng)》、《21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道》。
