飛輪儲(chǔ)能技術(shù)突破并網(wǎng)難題 有效提高電網(wǎng)對(duì)新能源的接納

    目前，我國(guó)電力系統(tǒng)煤電比例較高，在部分地區(qū)又主要是調(diào)峰能力比較差的供熱機(jī)組，核電發(fā)展很快但不能參與調(diào)峰，水電、燃?xì)獍l(fā)電等調(diào)峰性能優(yōu)越的電源所占比例過(guò)低，導(dǎo)致現(xiàn)有電力系統(tǒng)接納新能源的能力很弱。我國(guó)能源資源所在地多遠(yuǎn)離負(fù)荷地，不得不實(shí)施風(fēng)電、光電的大規(guī)模集中開(kāi)發(fā)并遠(yuǎn)距離輸送，這進(jìn)一步加大了電網(wǎng)運(yùn)行和控制風(fēng)險(xiǎn)。隨著國(guó)內(nèi)新能源發(fā)電規(guī)模的快速擴(kuò)大，電網(wǎng)與新能源的矛盾越來(lái)越突出。

    北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院院長(zhǎng)房建成教授介紹說(shuō)，光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等綠色新能源在我國(guó)發(fā)展迅猛，但其自身所固有的隨機(jī)性、間歇性、不可控性的特點(diǎn)，使得可再生能源電廠不可能像其它傳統(tǒng)電源一樣制定和實(shí)施準(zhǔn)確的發(fā)電計(jì)劃，將給電網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)度帶來(lái)巨大壓力；同時(shí)，可再生能源的大規(guī)模接入所帶來(lái)的局部電網(wǎng)無(wú)功電壓和頻率問(wèn)題、電能質(zhì)量問(wèn)題等等也不容忽視，會(huì)對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰和系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來(lái)顯著影響。“飛輪儲(chǔ)能技術(shù)能夠提高電網(wǎng)對(duì)可再生能源的接納能力，現(xiàn)在全球至少有3000套基于飛輪儲(chǔ)能的大功率綠色電源安全運(yùn)行了上千萬(wàn)小時(shí)”，“目前，我國(guó)的飛輪儲(chǔ)能技術(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，與國(guó)外技術(shù)水平差距在10年以上，我們必須加倍努力。”

    在新型的儲(chǔ)能技術(shù)中，飛輪儲(chǔ)能具有諸多優(yōu)點(diǎn)：儲(chǔ)能密度大、效率高、成本低、壽命長(zhǎng)、瞬時(shí)功率大、響應(yīng)速度快、安全性能好、維護(hù)費(fèi)用低、環(huán)境污染小、不受地理環(huán)境限制等，是目前最有發(fā)展前途的儲(chǔ)能技術(shù)之一。其原理是電能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)物體的機(jī)械能，然后進(jìn)行能量存儲(chǔ)。在儲(chǔ)能階段，通過(guò)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)飛輪，使飛輪本體加速到一定的轉(zhuǎn)速，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；在能量釋放階段，電動(dòng)機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，使飛輪減速，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。在美國(guó)，10年前現(xiàn)代飛輪儲(chǔ)能電源商業(yè)化產(chǎn)品開(kāi)始推廣，風(fēng)險(xiǎn)投資的大量介入，飛輪儲(chǔ)能技術(shù)獲得了成功應(yīng)用。

    房建成教授說(shuō)，飛輪儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展到一定程度后，能在很大程度上解決新能源發(fā)電的隨機(jī)性、波動(dòng)性問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電的平滑輸出，有效調(diào)節(jié)新能源發(fā)電引起的電網(wǎng)電壓、頻率及相位的變化，使大規(guī)模風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電方便可靠地并入常規(guī)電網(wǎng)，減少溫室氣體排放。

    2004年，北京航空航天大學(xué)在“863”項(xiàng)目的支持下研制成功國(guó)內(nèi)第一臺(tái)航天用外轉(zhuǎn)子磁懸浮儲(chǔ)能飛輪，2005年5月研制成功國(guó)內(nèi)第一臺(tái)內(nèi)轉(zhuǎn)子磁懸浮儲(chǔ)能飛輪。

    十幾年來(lái)，在國(guó)外嚴(yán)密技術(shù)封鎖的情況下，房建成教授帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持自主創(chuàng)新，突破了以混合磁懸浮軸承設(shè)計(jì)及控制和高速電機(jī)設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)控制為核心技術(shù)的磁懸浮慣性執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)研究，主持完成的“衛(wèi)星新型姿控儲(chǔ)能兩用飛輪技術(shù)”項(xiàng)目獲2007年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利90項(xiàng)，已授權(quán)70項(xiàng)，擁有全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。■