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聚焦碳達(dá)峰碳中和“一個(gè)中心”，儲(chǔ)能、氫能“兩個(gè)支撐點(diǎn)”，以“三綠”、“三儲(chǔ)”、高空風(fēng)能、新能源并網(wǎng)等關(guān)鍵核心技術(shù)為重點(diǎn)，以“能源+”“數(shù)字+”“綠色低碳+”為切入點(diǎn)，加快以創(chuàng)新為引領(lǐng)的綠色化、數(shù)智化、融合化“一創(chuàng)三轉(zhuǎn)”的探索實(shí)踐。中國能建山西院工程師帶你了解儲(chǔ)能新星——“飛輪儲(chǔ)能”
儲(chǔ)能——構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)
近年來，隨著可再生能源占比不斷提升。新能源發(fā)電的隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性等特點(diǎn)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性，且其自身不具備調(diào)頻能力，成為制約其進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模的主要障礙。如何更安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地利用這些綠色低碳新能源電力，成為新型電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)。
儲(chǔ)能，利用專門裝置與系統(tǒng)將能量儲(chǔ)存，在需要時(shí)將能量釋放，實(shí)現(xiàn)能量在時(shí)間和(或)空間上的轉(zhuǎn)移，具有調(diào)頻速度快、容量可調(diào)等特點(diǎn)，為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。基于此，儲(chǔ)能被認(rèn)為是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的必須環(huán)節(jié)。
飛輪儲(chǔ)能
儲(chǔ)能分為物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能。飛輪儲(chǔ)能屬于物理儲(chǔ)能中的一種。
飛輪儲(chǔ)能的工作原理：在電力富余條件下，由電能驅(qū)動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能儲(chǔ)存；當(dāng)系統(tǒng)需要時(shí)，飛輪減速，電動(dòng)機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將飛輪動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，供用戶使用。飛輪儲(chǔ)能通過轉(zhuǎn)子的加速和減速，實(shí)現(xiàn)電能的存入和釋放。
充電時(shí)，轉(zhuǎn)速提高；放電時(shí)，轉(zhuǎn)速降低。
與其他儲(chǔ)能模式相比，飛輪儲(chǔ)能具有使用壽命長、充電次數(shù)多、能量密度高、安全環(huán)保性能佳的特點(diǎn)，非常適合電力系統(tǒng)一次調(diào)頻短時(shí)高頻大功率的應(yīng)用場景。
目前，正在建設(shè)的第一個(gè)飛輪儲(chǔ)能獨(dú)立調(diào)頻商用電站——山西長治鼎輪能源科技30兆瓦飛輪儲(chǔ)能項(xiàng)目，安裝120臺250千瓦飛輪儲(chǔ)能裝置，總功率約30兆瓦。該項(xiàng)目由中國能建山西院總承包建設(shè)，建成投產(chǎn)后，將成為首個(gè)規(guī)模化飛輪儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)頻應(yīng)用案例、首個(gè)大容量飛輪陣列工程示范工程，填補(bǔ)大容量飛輪儲(chǔ)能獨(dú)立調(diào)頻技術(shù)工程化應(yīng)用空白，對飛輪儲(chǔ)能電站作為市場主體參與一次調(diào)頻市場化輔助服務(wù)的商業(yè)模式進(jìn)行驗(yàn)證。
復(fù)合調(diào)頻：飛輪儲(chǔ)能+鋰電池儲(chǔ)能
通過飛輪和鋰電池儲(chǔ)能的“珠聯(lián)璧合”，將飛輪儲(chǔ)能瞬時(shí)功率大、毫秒級響應(yīng)、充放電次數(shù)多和鋰電池儲(chǔ)能容量大、調(diào)頻幅度高的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，搭配火電機(jī)組協(xié)助調(diào)頻，可解決頻率擾動(dòng)對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響。
近日，中國能建山西院設(shè)計(jì)的我國首個(gè)飛輪儲(chǔ)能復(fù)合調(diào)頻項(xiàng)目——山西朔州熱電飛輪儲(chǔ)能復(fù)合調(diào)頻項(xiàng)目正式投運(yùn)，填補(bǔ)了飛輪與電學(xué)復(fù)合儲(chǔ)能領(lǐng)域的空白。
該項(xiàng)目位于山西省朔州市，總?cè)萘?兆瓦，由4臺全球單體容量最大的飛輪裝置和10組鋰電池組成復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)，配合現(xiàn)有的2臺火電機(jī)組，可
飛輪儲(chǔ)能復(fù)合調(diào)頻項(xiàng)目首次集合了飛輪儲(chǔ)能裝置“長壽命”和鋰電池“儲(chǔ)量大”的優(yōu)勢，既擴(kuò)大了系統(tǒng)總?cè)萘浚痔岣吡穗姵氐某志眯浴Ｅc現(xiàn)有火電機(jī)組聯(lián)合為電網(wǎng)提供調(diào)頻服務(wù)，有效滿足電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，同時(shí)可以有效平衡火電機(jī)組發(fā)電和電網(wǎng)調(diào)度需求用電之間的電量差的問題。
如此設(shè)計(jì)使可充放電次數(shù)比純鋰電池系統(tǒng)高出2000倍，同生命周期內(nèi)可節(jié)省3批鋰電池組的更換費(fèi)用約2400萬元。
當(dāng)前，電力系統(tǒng)形態(tài)由源網(wǎng)荷三要素向源網(wǎng)荷儲(chǔ)四要素轉(zhuǎn)變，儲(chǔ)能的作用日益凸顯，具有更廣泛的應(yīng)用前景。隨著飛輪儲(chǔ)能技術(shù)成熟和成本降低，更多的飛輪儲(chǔ)能應(yīng)用項(xiàng)目將落地實(shí)施，為城市用電更加綠色穩(wěn)定安全提供支撐。
編輯|曾雪瑩 徐書艷
校審|齊立強(qiáng)
來源|中國能建山西院
原標(biāo)題能知道|飛輪也儲(chǔ)能？！
