中国储能网讯:在各种储能技术中,化学储能的发展速度一直领先于物理储能。但今年7月初,英利集团透露了下一个高投入、高风险和高产出项目——飞轮储能设备,预计今年年底将推出第一批样机,“十二五”期间将生产至少45万台。
除了飞轮储能,抽水储能一直以来被广泛应用,而另一种新的物理储能方法——压缩空气储能也受到越来越多的关注,同时,中科院电工研究所的科学家对超导储能的研发也取得进展。可以说,随着能源体系对储能技术需求的提升,一直以环境污染小,运行稳定性高著称的物理储能技术正在迅速升温,开始与化学储能竞争主角地位。
飞轮储能:充放快捷、能量密度最大
早在上世纪50年代,瑞士欧瑞康公司就开发出飞轮储能巴士。但此后三四十年间,由于高速旋转飞轮驱动、飞轮轴承摩擦等问题都难以解决,飞轮储能技术发展非常缓慢。
飞轮储能系统由高速飞轮、轴承支撑系统、电动机、发电机、功率变换器、电子控制系统和真空泵、紧急备用轴承等附加设备组成。谷值负荷时,飞轮储能系统由工频电网提供电能,带动飞轮高速旋转,以动能的形式储存能量,完成电能到机械能的转换;出现峰值负荷时,高速旋转的飞轮作为原动机拖动电机发电,经功率变换器输出电流和电压,完成机械能到电能的转换。
与其他形式的储能技术相比,飞轮储能具有使用寿命长、储能密度高、不受充放电次数限制、安装维护方便、对环境危害小等优点。飞轮储能功率密度大于5 kW/kg,能量密度超过20 Wh/kg,效率在90%以上,循环使用寿命长达20年,工作温区为40℃~50℃,无噪声,无污染,维护简单,可连续工作,积木式组合后可以实现兆瓦级,输出持续时间较长,主要用于不间断电源(UPS)、应急电源(EPS)、电网调峰和频率控制。
目前,国外已有公司和研究机构尝试将飞轮储能引入风力发电。其中,德国琵乐公司(Piller)的飞轮储能具备在15秒内提供1.65兆瓦电力的能力;美国Beacon power公司(BCON)的20兆瓦飞轮储能系统已在纽约州史蒂芬镇开建,用来配合当地风场,建成后可以满足纽约州10%的储能需要。
不过,飞轮储能还具有很大的局限性。对于电网来说,可根据时间长短将储能分为三大块:时间最长的是能源管理,包括抽水储能电站、压缩空气储能和蓄电池。时间稍短的是过渡能源,通常靠蓄电池解决。然而,时间最短的则是超级电容和飞轮。
据了解,飞轮储能需要电能的持续输入,以维持转子的转速恒定。一旦断电,飞轮储能通常只能维持一两分钟。这也意味着,飞轮储能优势不在于时间的长短,而是充放的快捷。(待续)