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飛輪儲能技術應用對電網和可再生能源將產生怎樣的影響?

放大字體  縮小字體 發布日期:2018-03-06   來源:中國儲能網  瀏覽次數:1120
核心提示:自飛輪發明以來,飛輪技術可以幫助平衡機器中的能量流動。隨著時間的推移,更多的現代飛輪設備已經被公共汽車、火車、起重機和汽車等行業領域采用,通常以再生制動的形式出現。在這種情況下,可以捕獲即將浪費的能量(例如車輛減速或停止)并轉換為可用的電能。

 
  自飛輪發明以來,飛輪技術可以幫助平衡機器中的能量流動。隨著時間的推移,更多的現代飛輪設備已經被公共汽車、火車、起重機和汽車等行業領域采用,通常以再生制動的形式出現。在這種情況下,可以捕獲即將浪費的能量(例如車輛減速或停止)并轉換為可用的電能。
 
  飛輪通過加速轉子高速工作,其能量暫時存儲為旋轉動能或動能。然后,這種能量可以轉換成一種有用的形式,例如,它可以使車輛再次移動。
 
  例如,沃爾沃公司在幾年前就用他們的S60轎車進行試驗,后輪制動將使飛輪旋轉,產生機械能,在稍后加速時,也有助于將汽車向前移動。這令人印象深刻,對嗎?


 
ABB公司將在阿拉斯加安裝其集成的PowerStore商用飛輪和電池系統,以實現風電場更多可再生能源的整合
 
  現代飛輪的轉速有多快?
 
  由于最近的技術進步,飛輪引起了一些公用事業和儲能公司的興趣。鋼質飛輪的轉速被限制在幾千轉。現代飛輪由碳纖維材料制成,采用磁性軸承,能夠以高達60,000 rpm或更高的轉速旋轉。
 
  為儲能而開發的設備安裝在一個真空外殼內,以減少空氣阻力。飛輪也使用連接到轉子的發電機進行充電和放電。
 
  為什么對飛輪感興趣的是公用事業公司或電網運營商?
 
  飛輪使用方便,并且速度很快,可以用來發電。電網平衡通常由傳統發電機實現,這些發電機必須提供輔助服務,例如備用電能容量。而對于實時負載平衡,如頻率和電壓控制,發電機可以升高和降低的轉速決定所提供能源服務的分配和價值。


 
  例如,STORNETIC公司的EnWheel飛輪產品采用高科技材料制成,可使轉子達到每分鐘45,000轉的速度。據該公司介紹,這是通過將摩擦損失降至最低來實現的。整個轉子在非接觸式軸承的真空中運行,并且由碳纖維增強塑料制成。
 
  飛輪可以幫助完成這些功能。飛輪可以快速提供有功和無功功率,這對平衡由傳統負載或可再生能源引起的功率波動至關重要。這使得飛輪非常適合平衡風力或太陽能發電場產生的可變功率,提高電網電能質量,并穩定當地分布的電壓水平。
 
  當然,風力發電場將會受風力的影響。風力過多和過少都會影響到它所饋入的電網穩定,這就是儲能系統發揮作用的地方。儲能部署可以幫助支持和平衡可再生能源的整合。
 
  鋰離子等電池可以在數秒鐘到數分鐘內儲存、吸收和釋放能量,而采用飛輪也可以存儲這些電能,并超過電池的性能。而且,與鋰離子電池不同,即使經過數千次循環之后,飛輪的性能也不會退化,所以它們的使用壽命可以更好地匹配風力發電場的使用壽命。
 
  電池和飛輪是一個非此即彼的選擇嗎?
 
  飛輪可以與電池一起工作。例如,電力設備廠商ABB公司提供模塊化微電網系統,將這兩種設備的互補功能融合在一起,目前該系統正在為一個位于美國阿拉斯加州的17兆瓦風電場提供服務。飛輪將有助于整合波動的風力發電,并且電池可以用于長期儲存電能。
 
  STORNETIC公司指出,獨立飛輪系統具有環保優勢,該系統不含毒素或化學物質。
 
  STORNETIC公司在2016年9月召開的漢堡WindEnergy展會上首次推出其EnWheel飛輪產品,這是一款完全可回收的飛輪能量裝置。
 
  在STORNETIC的EnWheel飛輪裝置中,其電機以每分鐘45,000轉的頻率旋轉碳纖維轉子。為了減少摩擦并保持高速,轉子在真空中懸浮在磁力軸承上。
 
  STORNETIC公司最近推出了第一臺兆瓦級飛輪儲能單元。DuraStor(R)1000基于飛輪的裝置由16個EnWheel裝置組成,使用戶能夠將電能轉換為旋轉動能,并快速方便地進行存儲。
 
  據該公司介紹,可靠的飛輪系統為更加穩定的風電場提供了更多的可能性,因為它提供了風電項目通常缺少的可預測性。


 
  例如,STORNETIC公司的董事總經理Rainer vor dem Esche博士在一份新聞發布會上表示,“飛輪系統可以吸收電力高峰輸出的電能,從而使整個風電場的電能產量更加均衡和可預測。它還使風電場能夠提供頻率控制服務,為平衡電網提供幫助。”
 
  STORNETIC公司目前正與可再生能源開發商EDF公司在法國合作開展一項聯合試點項目,以評估飛輪儲能技術的性能及其對電網的影響。
 
  還有哪些公司正在研究飛輪?
 
  目前市場上還有一家名為Amber Kinetics的公司在開發飛輪技術。加利福尼亞新興技術協調委員會最近發布的一項獨立研究報告表明,這家公司的飛輪儲能技術(FES)提供了四小時的放電量,并且成功并有效地改變了電力負載。


 
  Amber Kinetics公司已開發出一種新技術,可將飛輪的持續時間和效率從幾分鐘延長到幾小時,從而為公用事業規模的應用提供更經濟可靠的儲能產品。
 
  去年,Amber Kinetics公司使用其Gen-2飛輪系統與太平洋天然氣和電力公司簽署了一個20兆瓦的儲能服務協議。它是有史以來最大的輸電級飛輪系統之一。
 
  此外,這個調查研究報告的作者表示,使用這種新興技術在電力供應方面可以為電網提供更多的靈活性和負載調節機會,并建議將其采納到加利福尼亞的自我激勵計劃中。
 
  飛輪與電池相比有什么優勢?
 
  Amber Kinetics公司認為,其鋼質飛輪技術可以降低定價,同時提高公用事業規模儲能的操作安全性和靈活性。其部分成本節約來自更長的維護間隔,特別是與電池相比。飛輪的材質不會發生退化,很少需要更換。
 
  “由于飛輪的材質98%都是鋼,所以沒有火災、化學爆炸或有害物質釋放的風險,并且在30年的使用期限內提供無限次的循環運動。”Amber Kinetics公司首席執行官Ed Chiao指出,“我們的愿景是為希望利用飛輪儲能降低成本和整合可再生資源的公用事業公司提供具有成本效益和靈活性的能力。”
 
關鍵詞: 風電 飛輪儲能
 

 
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