中國儲能網(wǎng)訊：一直以來，人類都在尋求一種效率高、壽命長、儲能多、使用方便、無污染的綠色儲能裝置，以解決太陽能、風(fēng)能、潮夕能、海浪能等清潔能源的儲存問題。隨著超導(dǎo)技術(shù)、材料技術(shù)和電力電子技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展，古老的“飛輪”煥發(fā)出新的生機(jī)。
飛輪儲能釋能方便快捷
“飛輪”這個(gè)儲能器件，已被人類應(yīng)用了數(shù)百年，從古老的紡車，到工業(yè)革命時(shí)的蒸汽機(jī);從兒時(shí)的回力玩具汽車，到如今F1賽車上的動能回收系統(tǒng)，都可以見到“飛輪”的影子，我們對它可謂是既熟悉，又陌生。
首先，飛輪儲能是指利用電動機(jī)帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能儲存起來，在需要的時(shí)候再用飛輪帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的儲能方式。典型的飛輪儲能系統(tǒng)由飛輪、軸承、雙向電機(jī)、電力電子轉(zhuǎn)換器和真空容器五個(gè)主要構(gòu)件構(gòu)成。
飛輪一般采用高強(qiáng)度碳素纖維，軸承系統(tǒng)采用超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)，并構(gòu)建真空容器，降低機(jī)械損耗和風(fēng)阻損耗，提高儲能效率;雙向電機(jī)是一個(gè)集成部件，可以作為電動機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能之間的轉(zhuǎn)換;電力電子裝置不僅可提高系統(tǒng)的靈活性和可控性，而且能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)頻、整流或恒壓。
這種儲能方式采用物理方法，通過電動/發(fā)電互逆式雙向電機(jī)，實(shí)現(xiàn)電能與高速運(yùn)轉(zhuǎn)飛輪的機(jī)械動能之間的相互轉(zhuǎn)換與儲存。
在能量輸入時(shí)，電能通過電力轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行，電機(jī)帶動飛輪加速轉(zhuǎn)動，將電能轉(zhuǎn)化成飛輪高速旋轉(zhuǎn)的動能，完成電能到機(jī)械能轉(zhuǎn)換過程。如果沒有收到能量釋放的控制信號，在真空環(huán)境中飛輪將保持恒定的轉(zhuǎn)速，將能量儲存下來。
在能量釋放時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪拖動電機(jī)發(fā)電，經(jīng)電力轉(zhuǎn)換器輸出適用于負(fù)載的電流與電壓，此時(shí)飛輪轉(zhuǎn)速不斷下降，完成機(jī)械能到電能轉(zhuǎn)換的釋放能量過程。整個(gè)飛輪儲能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電能的輸入、儲存和輸出過程。
飛輪儲能有美好未來
隨著高強(qiáng)度碳素纖維復(fù)合材料、磁懸浮技術(shù)和高溫超導(dǎo)技術(shù)和大功率電力電子技術(shù)的發(fā)展，飛輪儲能系統(tǒng)逐漸具備了效率高、壽命長、儲能多、儲能密度高、不受充放電次數(shù)限制、安裝維護(hù)方便，且無污染等技術(shù)優(yōu)勢，因此在不間斷電源、航天航空設(shè)備、電動汽車電池、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不間斷供電、大功率脈沖放電電源等方面得到利用。
與此同時(shí)，飛輪儲能技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜，對轉(zhuǎn)子、軸承要求比較高，造價(jià)昂貴等缺點(diǎn)，尤其是放電時(shí)間比較短，一般為15分鐘之內(nèi)，即使國際上最先進(jìn)的飛輪儲能設(shè)備，其儲能時(shí)間也僅有十幾分鐘，這極大地限制了飛輪儲能的應(yīng)用范圍。
然而，作為一門新興的高科技儲能技術(shù)，飛輪儲能裝置擁有傳統(tǒng)儲能方式無可比擬的優(yōu)勢，已經(jīng)得到廣泛認(rèn)同，飛輪儲能理論也已經(jīng)比較成熟，其技術(shù)特點(diǎn)符合未來能源領(lǐng)域的發(fā)展方向。
當(dāng)前，飛輪儲能技術(shù)正不斷應(yīng)用到更多領(lǐng)域，相信不久的將來，隨著智能電網(wǎng)的飛速發(fā)展，分布式發(fā)電技術(shù)的持續(xù)推進(jìn)和新能源汽車產(chǎn)業(yè)的日益壯大，飛輪儲能這種既傳統(tǒng)又陌生的儲能方式，將步入商業(yè)化應(yīng)用，并逐漸走進(jìn)人們的日常生活。（
