中國儲能網(wǎng)訊：2017年4月24-26日，第七屆中國國際儲能大會在蘇州香格里拉大酒店圓滿召開，來自中、美、英、德、澳、日、韓等國家的1400余位嘉賓到場參會。大會共邀請140余位行業(yè)專家與企業(yè)代表，圍繞產(chǎn)業(yè)熱點話題，發(fā)表了一系列精彩演講，中國儲能網(wǎng)將向讀者傳遞本次大會最具價值的聲音。
大會期間，清華大學(xué)教授戴興建，在“先進(jìn)儲能技術(shù)專場”，以《飛輪儲能技術(shù)發(fā)展歷程50年評述》為題發(fā)表演講，現(xiàn)將演講主要內(nèi)容發(fā)布，以饗讀者。
清華大學(xué)教授戴興建
戴興建：前面張國民老師對飛輪儲能已經(jīng)有一個介紹了，我為什么說飛輪儲能50年呢？飛輪在清華堅持了20多年。在60年以前飛輪儲能已經(jīng)能夠用在車上作為一個所謂的新能源車，它是純電動的公交車，它只能開1.2公里再次充電，它上頭有三根電纜，就跟現(xiàn)在的無軌電車一樣，但是無軌電車是沒有線的，是到了站以后充電。這個車在比利時的博物館里面，現(xiàn)在還能看到。飛輪技術(shù)過了50年，現(xiàn)在又用到一個做混合動力車的公司的電源系統(tǒng)，它是一種高功率的能量回收系統(tǒng)。在最近10年、20年，或者最近70年石油危機也想解決車上能源的問題，但是沒有解決，但是飛輪儲能解決了能量回收和啟動的加速功率。飛輪用的能量很小，也就半度電，但是它能輸出100到120千瓦的高功率。這個圖表示的是飛輪儲能雖然搞了好幾十年，它一直是受到一個小眾的關(guān)注或者是研究。在這里頭的表，從右邊那個表反映我們中國在飛輪儲能還是做了一些工作，發(fā)表論文最多的還是美國。
前面他們已經(jīng)談到了很多東西，我就不在這里重復(fù)了。這是美國的公司，這個也是比較早的一個公司，它的特點是36000轉(zhuǎn)，我們可以看到它的功率非常大，飛輪儲能是功率性的技術(shù)，但是它的能量很小。這是AP的，AP的東西在全球都在賣，賣了大概好幾千套，他們主要是做這個發(fā)電組，叫不間斷供電，原來一般是用這個鉛酸電池。我們國內(nèi)大概最近幾年也成立了幾家公司做這個，剛才我們都把它戴個帽子說短使大功率的。盾石磁能的這套飛輪裝置，在中國繼續(xù)用到一些特定的場合還是正在努力過程中。關(guān)鍵技術(shù)方面，可能前面已經(jīng)提到過了，我在這里也不說了。單個的飛輪從研發(fā)到現(xiàn)在，我們剛才說一兩度電到最大的130度電，剛才張國民老師也說了日本做了一個100度電的超級大的飛輪，好幾噸。130度電的是美國做的，我們學(xué)校在復(fù)合材料方面做的速度還算比較高，最高到了850米，這個飛輪是用紡織復(fù)合材料，像我們織布一樣織出來的，這一個新的技術(shù)，這個記錄的保持者是在美國，1400米，國內(nèi)跟國外的差距還是比較大的。我們也可以用低成本的金屬材料，像這個200多米的是工程上正在用的。飛輪要想做到把這個度電或者能量提高，軸承技術(shù)需要突破，需要配合剛才張老師講的超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)。電機也是個關(guān)鍵技術(shù)，能量的轉(zhuǎn)換效率就決定了這個電機的效率。總的來看，飛輪儲能技術(shù)的特性儲的能量就是1到130千瓦時能量，飛輪儲能技術(shù)的特點在于它單個，就是一套裝置可以做到100到2400千瓦，這是一個很大的功率。效率也比較高，壽命也比較長，所以我們一般認(rèn)為它是一個分秒級的大功率的長壽命的高效率的功率型的儲能技術(shù)。
剛才說這個飛輪儲能技術(shù)的難點是在這個高速還有高轉(zhuǎn)速，高轉(zhuǎn)速對軸承的要求很高，還有這個損耗。我們一直講這個飛輪儲能為什么不能存太多的能量，因為長時間之后自己存的能量都白白消耗掉了。我們清華從九幾年開始研究，頭十年是在實驗室里做研究，最近這幾年我們根據(jù)市場的需求，我們可以看到從瓦級提高1千倍，到了1兆瓦。能量是從半度電到十幾度電，1兆瓦的這個系統(tǒng)實際上可以在工程上考核應(yīng)用的階段。飛輪儲能的這些應(yīng)用我就過一下，剛才他們也提到了。這是2016年3月份研制的這個1兆瓦60MJ的飛輪儲能系統(tǒng)，看上去還是比較笨重的，但是它是用在石油行業(yè)，石油行業(yè)在野外，對這個沒有什么要求，只要求你可靠。在這里頭我們飛輪儲能系統(tǒng)只是這個大系統(tǒng)的一個小的點，是儲能的。這樣一個混合動力的方式一定能夠節(jié)省能量，我們這套裝置做了一個小的視頻，請大家觀看一下。這是在下放，這是一個30噸的起重機，下放的時候我們通過這個絞車把這個增速，然后回收發(fā)電機，發(fā)出來的電給這個飛輪充電，我們研究的1兆瓦的這套裝置在充電。我們可以看到飛輪的速度上升，回收的能量存起來了。當(dāng)然回收能量還不夠，我們還要通過一個小的柴油發(fā)電機給它補充能量。然后把這個放下的重物提起來，飛輪發(fā)電驅(qū)動剛才這個調(diào)控電機，把這個重物提起來了，模擬把這個鉆機提起來，這個電能釋放出去了。這是去年做的模擬實驗。去年年底11月份到12月份這套裝置真正的去打了一口3500米的井，運行了7200多次，沒有任何問題。這套裝置移運到現(xiàn)場又考核了我們這套飛輪機組在公路上機動的特性。在這個模擬考核中我們的節(jié)油是25.4%，這個范圍是和我們的混合動力車是一樣的，范圍是類似的。這是我們在做的過程中的一些數(shù)據(jù)，經(jīng)過最后的分析，油耗減少了17.4%，這是真正的打一口井。
飛輪儲能在國內(nèi)國外做了這么多年，我們覺得有這么幾個觀點。第一是在車輛混合動力、風(fēng)力發(fā)電和電網(wǎng)調(diào)頻應(yīng)用領(lǐng)域有望在3到5年內(nèi)實現(xiàn)小規(guī)模的示范應(yīng)用，但是這個受能源價格和新能源發(fā)電市場的影響。微網(wǎng)級短時間功率型應(yīng)用具備了基本條件，但是大電網(wǎng)的還需要進(jìn)一步積累。飛輪儲能技術(shù)發(fā)展了50年，還存在著一定的發(fā)展前景，比較難的問題是這個新型的轉(zhuǎn)子的高比強度的新材料，還有就是軸承技術(shù)，最后這個電機技術(shù)決定了這個系統(tǒng)的效率。我們剛才那個1兆瓦的充放電循環(huán)效率可以達(dá)到86%以上。雖然它原來是一個分秒級的，現(xiàn)在也希望把它發(fā)展成一個分時級的用途。我們覺得需要找準(zhǔn)用途，解決工程實際問題，我們做的這個1兆瓦的系統(tǒng)就是這么一個案例。我們希望把千瓦成本降下了，提高經(jīng)濟(jì)性。我們希望能做到1兆瓦到100兆瓦，放電時間從十秒到1000秒，千瓦的成本能在2000到3000元。和它競爭的也有兩個技術(shù)，一個是超級電容，還有就是功率型化學(xué)電池。我的報告就到這里，謝謝大家。
