飞轮储能技术的UPS系统

飞轮储能技术的UPS系统随着社会信息化和自动化程度的提高，对电网供电可靠性的要求越来越高，为了确保安全，具有一定容量，其电压和频率稳定的不间断交流电源UPS(uninterruptible power supply)被广泛用作各种关键设备的备用电源。

传统的UPS用化学蓄电池作为储能单元，因其储能密度大，价格低廉而被广泛采用，但它需要定期维护、寿命短、充电时间长，还会给环境带来污染。

目前，飞轮储能技术得到了较快的发展。

飞轮储能是通过能量转换系统把电能或者其他形式的能量以机械能方式储存在高速旋转的飞轮中，当需要释放能量时，飞轮转速降低，可以把储存在飞轮中的机械能转换为电能或者其他形式的能量。

高速旋转的飞轮具有高比能量、长寿命、高效率、无污染等特性，在航天器中得到广泛应用。

本文简述了基于飞轮储能技术的UPS系统的拓扑结构，研究了高速飞轮充放电方式的控制策略。

通过飞轮转动的稳定性分析，进行了充电曲线的优化设计；采用智能复合控制方法，使飞轮转速很好地跟踪设定的优化充电曲线；根据电机升压斩波能量回馈原理，控制直流母线电压恒定，再逆变为交流电的控制策略，最后给出系统实验结果。

1.飞轮储能系统飞轮储能系统是由高速飞轮、磁轴承系统、永磁电动／发电机、能量转换控制系统以及附加设备(真空罩，辅助机械轴承等)组成，它是以高速旋转的飞轮质体作为机械能量储存的介质，利用电动／发电机和能量转换控制系统来控制能量的输入和输出飞轮储能技术是新兴的电能储存技术，它与超导储能技术、燃料电池技术一样，都是近年来出现的有很大发展前景的储能技术。

虽然目前化学电池储能技术已经发展得非常成熟，但是化学电池储能技术存在着诸如充放电次数的限制、对环境的污染严重以及对工作环境温度高等问题。

这样就使新兴的储能技术越来越受到人们的重视，尤其是飞轮储能技术，已经开始越来越广泛地应用于国内外的许多行业中。

飞轮储能最基本的工作原理是将外界输入的电能通过电动机转化为飞轮转动的动能储存起来，当外界需要电能时，通过发电机将飞轮的动能转化为电能，输出到外部负载。

一、概述：飞轮发电车即磁飞轮UPS应急系统，又叫磁飞轮储能式发电车。

据介绍为目前最先进的发电车。

本身集成UPS功能与发电机功能，整台发电车就像一个UPS 蓄电池，能够提供优质的电能。

“一般发电车在与市电转换对接时会有零点几秒的‘间隙’，但这对于重要负荷是致命的，容易出现闪断现象，而磁飞轮储能式发电车就可以确保‘无缝对接’。

”二、工作原理：采用基于真空磁悬浮的飞轮储能技术，在真空环境中，利用飞轮旋转所储存的动能，持续转化成电力，为关键负载提供不间断的电力保障。

目标是取代传统意义的蓄电池UPS。

三、与普通发电车的对比：优势：1、节约能源、更加环保：普通发电车在执行供电保障工作时需要一直处于“热备用”状态，发电机组始终是运行的，而这种飞轮发电车可以先将发电机组处于“冷备用”状态，用户内部一旦发生电源波动或中断的问题，该车将首先由飞轮运行发电，同时向发电机组发出紧急启动命令，这样就可以节约能源，非常的环保。

2、操作简便：在执行任务时只需一名技术人员即可完成供电保障工作。

车顶配有发散形消音器，车身内壁铺有吸音板，可以有效减少噪声。

如果该车加入了二次ATS系统，可实现了两台车的联合使用，提高了供电容量及供电可靠性。

3、机动性，因飞轮发动车是由卡车装载，所以其机动性比较明显。

劣势：1、飞轮的应急时间（供电时间）通常为几十秒钟。

这对发电机从”冷备用”到“热启动”时间要求比较高。

2、飞轮发电车备用电力不足，即：发电车出现问题后供电会出现电力不足的情况。

（待核实，当时迟主任讲为8台，须进一步核实）3、如果加入了二次ATS系统则对稳定性又增加了不确定因素，两次转换势必给整个系统的稳定性带来影响。

4、目前在山东的大型活动使用尚属首次，操作人员及现场人员对飞轮发电车的使用不甚了解。

3月19日烟台电力公司人员刚开始接触。

而我司的柴油发电机为我们自己安排技术人员，对自己的产品有着非常熟练的操作和认知，可迅速应对突发情况的发生。

飞轮UPS和蓄电池UPS主要性能比较
飞轮储能系统蓄电池UPS
供应渠道少多
寿命 20-25年10-15年
系统维护定期维护监测电池工作，维护电
池间温度以及专门处理
废旧电池。

约每8年更换
电池系统
系统检修系统无器件少，检修相对容易；电力电子元器件多，
故障频率高；但更换元
器件相对容易。

占据空间依系统而定依系统而定
系统效率98%≤93%
机组规模单机容量 3KWH, 支持多机组并联容量较小，支持多系统并联
充放电性能充放电2小时以上充电较慢，放电时间通常为
10-15分钟
抗输出过载能力抗输出过载能力强，可以带
起电动机起动电流较大的负载抗输出能力弱，蓄电池UPS中的电力电子元器件对过电压，过
电流耐受能力低
全寿命周期成本初期投入较高，但使用寿命长，
运维费用低初期投入较少，但使用寿命短，运维费用高
郑州瑞能电气飞轮储能系统和蓄电池UPS 主
UPS 主要性能比较
备注
随着飞轮UPS 的研发应用，供应渠道会不断增加。

飞轮UPS 更环保
飞轮UPS 的平均无故障工作时间远超于
蓄电池UPS,因此其运行的维修费用比较低
对于1 MW 以上的系统，飞轮UPS 更节省空间两种系统的设计理念和能量转换方式的不同导致效率差别较大规模的系统采用UPS 的经济性更好；
较小的系统或需求变化的系统采用蓄电池UPS 更灵活
在有备用电源的情况下，飞轮UPS 的放电时间足够
满足备用电源起动并稳定所需的时间飞轮UPS 可持续保持在线状态保护负载直到继电保护动作不同的负载要求适用不同的UPS 系统，对于较大负载来说，飞轮UPS 在全寿命周期成本方面更有优势。

飞轮储能ups系统在数据中心建设中的应用
 更高的供电效率
 随着云计算的蓬勃发展,数据中心能耗的不断增加已越来越受到业界人士的关注。

2006年，美国数据中心的总耗电量约为610亿千瓦时，总电力成本约为45亿美金;而2011年，美国数据中心的总耗电量已超过1000亿千瓦时，总电力成本高达74亿美金。

数据中心的成本、效率和可持续性受到了严峻挑战。

随着数据中心耗电量急剧上升，“数据中心节能”成为未来数据中心建设的发展趋势。

UPS在数据中心中耗电量为18%，然而，由于UPS系统需要
7x24小时在线运行，所以提高UPS供电效率可以带来直接的电力节省。

哪怕是些许的效率提升，每年也会节省大量的电费开支。

影响UPS系统效率的两个因素为：UPS系统自身的拓扑结构和决定UPS负载因数的数据中心电源及配电的设计。

 UPS系统本身的设计结构很大程度上决定了效率。

目前市面上UPS主要有两种结构—在线互动式和在线双转换式。

 在线互动式UPS将整流器和逆变器与市电输入并联。

这种设计使得在线互动式UPS可以对市电(过压或欠压)进行补偿;同时通过相应的电路，对谐波、瞬态波动和其他电力质量问题进行调节。

当市电不可用或超出设定范围，在线互动式UPS通过静态开关将负载与市电隔离，同时切换到电池或飞轮等储能装置给负载供电。

新一代飞轮技术引爆不间断电源系统革命、现代信息社会，对于信息时效性要求极高，一旦信息中断，会带来不可估量的直接经济损失和社会负面影响。

因此，要求必须提供365天24小时连续不断的、高效、安全、可靠的电力供应保障，对于机房设备提供UPS(不间断电源)保障的要求越来越苛刻。

由于大规模集成电路的应用和高精密设备、仪器的使用，用户对电源质量和品质提出了更高的要求，以确保信息设备的安全运行。

大量的现场运行数据和理论分析也表明，UPS电源除了可以解决上述的交流供电中断的影响外，还可以消除正常交流电网供电中的各种高频杂波、电压浪涌、陷落、瞬间断电等电力干扰对信息设备的危害，保证信息网络时刻安全运行。

另外由于高能耗设备的应用，设备的能耗越来越大，由此需要巨大的蓄电池组来提供所需的备用电能，这就导致传统UPS电源系统占用庞大的面积，进而大幅度增加场地的成本。

而ActivePower公司由于采用了磁悬浮飞轮储能技术，无需传统蓄电池，绿色环保，使UPS电源的体积大大减小，可靠性大大提高。

这样既能满足客户对UPS整体电源解决方案的要求，也能满足客户对移动性的要求。

填补了市场的空白，成为了市场的新宠。

下面就处于国际领导地位的美国ActivePower公司的CleanSource UPS介绍一下。

一、系统介绍磁悬浮飞轮储能UPS的创新之处在于利用飞轮系统物理储能代替了传统蓄电池不可靠的化学储能方式，来提供市电供电瞬断或停电时启动发电机所需的过渡能源。

飞轮在放电的时候，是机械能和电能的相互转化，所以飞轮的寿命和放电的深度没有关系，这样飞轮可以应用的放电深度范围就会非常宽，特别适用于放电深度不规则的场合。

在飞轮储能装置中，决定输入输出能量的是外接的电力电子装置，而与外部的负载没有关系，这样就可以很方便地通过控制飞轮的旋转速度来控制飞轮的充电，这种特点在化学电池中实现起来要困难得多。

再加上飞轮储能系统的充电速度可以非常快，所有这些特点使得飞轮储能技术的应用范围越来越广泛。

飞轮UPS——UPS中的“机械表”或许没有人知道，UPS电源的鼻祖就是一套飞轮装置。

然而，由于其体积过大，运行不够稳定等因素，逐步被铅蓄电池UPS所取代。

如今，飞轮UPS又卷土重来，开始在各个领域崭露头角。

那么，飞轮UPS与传统电源相比，到底有何不同？以目前市场上最为流行的飞轮UPS为例，它由美国ACTIVEPOWER公司生产制造。

其原理非常简单，类似于“机械表”就是通过飞轮的高速旋转，将机械能转换成电能，用机械储能方式替代传统的化学蓄电池储能方式。

它的特点和优势何在呢？首先，飞轮UPS的效率非常高，可达98%。

也即是说一度电进去只有2%的损耗。

当负载在50%的情况下，效率仍然可达96%，这大大超出了传统蓄电池UPS效率。

一般情况下，传统UPS在满载的情况下，供电效率只有92%。

也就是说飞轮UPS较传统UPS节能75%。

对于一个10兆瓦的数据中心来说，一年节省的电费就可达上百万度电，这不是一个小数目。

第二，飞轮ups更加安全可靠。

飞轮UPS的原理非常简单，然而，这个世界往往如此，越是简单的越是可靠的，大道至简就是这个道理。

飞轮是有质量的，旋转中又有速度，如果质量恒定，跟速度的平方成正比，转速所产生的能量很容易就可用物理公式算出来，它是精细可测量的。

对于化学储能来说则完全不同，它靠电子从阴极到阳极产生电能，但是这个过程不可见也不可测，用设备测量时可能有电压，但是真正去放电的时候未必能提供这么多的能量。

最常见的例子是，冬天开车，前一天开车还挺好，第二天早晨打不着火了，要检查的肯定是蓄电池，这是化学反应的特点。

据统计，UPS70%的故障是由蓄电池所引起，蓄电池已经成为了传统的UPS系统中最不可靠的组成部分。

“飞轮UPS”比传统的蓄电池UPS可靠性或者说用出现故障的概率来讲，减少了七倍。

第三，飞轮UPS对环境的依赖程度很低，不需要空调制冷，它的工作温度在0度到40度之间，对于数据中心来说是非常大的节省。

带你认识飞轮UPS如果有人告诉你，UPS可以不用化学蓄电池储能，你第一反应一定认为这是天方夜谭。

但是当你看到以飞轮替代蓄电池的A Power公司的系列UPS时，你会发现这确实是事实。

其实，飞轮储能并不是什么新概念，早在上世纪70年代，人们就想把这种技术用于电动汽车。

上世纪90年代，随着电路拓扑思想、磁轴承技术的进一步发展，碳纤维材料的广泛应用以及全球范围对电池污染的重视，飞轮储能这种环保、高效的储能方式迅速从实验室走向实用。

A Power公司生逢其时，凭借基于飞轮储能技术的UPS解决方案在电源市场独树一帜。

别在后备时间争短长A Power的磁悬浮式飞轮储能UPS中，飞轮与真空体之间没有摩擦，进一步减少了运行能量损耗。

一个飞轮的重量在200~300kg，直径约为90cm，转速为每分钟7700转，上下各有一个轴承作为支撑。

飞轮高速旋转，将能量以动能的形式储存起来。

当系统需要电能时，飞轮减速运行，电机作为发电机，将储存的能量释放出来。

A Power公司专家介绍说：“飞轮可以持续提供几秒至几分钟的电能，完全能够保证系统进行电源切换所需。

”电池后备时间的长短一直是衡量使用蓄电池的UPS质量优劣的标准之一。

电池后备时间越长，表明在断电时UPS能够为用户提供持续电力的能力越强。

许多UPS厂商常常以其UPS的电池后备时间长达十几分钟甚至半小时为荣。

但是，UPS的根本作用是为了在出现电力故障时保证电源系统的安全切换，而非作为一个长久提供电源供给的设备。

从这一点上来看，飞轮储能UPS完全可以满足用户的需求。

A Power公司专家介绍说：“从2000年至今，磁悬浮式飞轮储能UPS已经帮助全球客户节省超过两亿度电能，减少超过190万节铅酸蓄电池的使用，相当于少消耗2.7万吨铅，并减少超过80万吨二氧化碳的排放。

”磁悬浮式飞轮储能UPS的优势是高效、可靠、环保。

专家介绍说：“A Power UPS 的效率可达98%，而普通UPS的效率只有92%~93%。

飞轮储能技术在UPS系统中的应用飞轮储能技术是一种新兴的电能存储技术,它与超导储能技术、燃料电池储能技术等各种先进的储能技术,是近年来出现的、具有很大发展前景的储能技术。

虽然目前化学电池(铅酸蓄电池、锂离子蓄电池等)储能技术已经发展得非常成熟,但是,铅酸蓄电池有污染环境的风险,磷酸铁锂蓄电池的充放电次数受到一定的限制。

新能源、电动汽车、UPS供电等许多行业迫切需要新型的储能技术来满足某些特殊技术要求。

其中飞轮储能技术就是一种具有无限的充放电次数和绿色环保型的储能技术,已经开始越来越广泛地应用于国内外的许多行业中。

飞轮储能电源系统的工作原理飞轮储能电源系统的原理如图1所示。

飞轮储能电源系统主要由以下三部分组成:飞轮、电机和轴承,整个系统置于真空容器内。

飞轮储能电源系统中的电机,既是电动机也是发电机。

“充电”时,作为电动机给飞轮加速,将电能转换成机械能;“放电”时,作为发电机将机械能转换成电能,给外部供电;在为外部供电时,飞轮的转速不断下降。

而当飞轮空闲运转时,飞轮储能电源系统的运行损耗非常小。

飞轮储能技术在UPS供电系统中的应用磁悬浮式飞轮储能UPS引发了人们越来越多的关注。

这种技术抛弃了传统UPS利用铅酸蓄电池进行储能的方式。

在现代数据中心中,迅速增长的业务需求,日益增加的运营成本,有限的机房空间和更高的能量密度,已经成为云计算时代下,数据中心及其电源管理系统建设面临的最大挑战。

IDC的统计数据显示,电力能源成本已经成为困扰数据中心运营者的头号难题。

其中,UPS、空调等周边设备的耗电量大大高于主机电量。

另外,酸铅蓄电池并非绿色环保的产品。

因此,配备一套智能绿色UPS供电系统成为数据中心节能环。

JCCAT金辰凯特金辰凯特信息技术有限公司JCCAT Information Technology Co.,Ltd摘要：本方案介绍了绿色环保、高效节能的飞轮储能HVDC（高压直流）电源系统。

这是一种新型的储能供电技术，具有广阔的应用空间和发展前途。

1、前言随着通信网络和业务需求的不断发展，通信设备对电源安全供电要求也越来越高。

长期以来，使用交流电源的通信设备均由交流UPS 供电，但UPS电源系统存在着单点故障点的问题始终没有地得到很好解决，因UPS电源系统而造成整局瘫痪的恶性通信事故屡屡发生，使通信网络的供电安全受到了严峻考验。

与传统的供电方式比较，在通信网络系统设备中采用交流UPS系统供电，主要存在以下弊端：（1）可靠性低UPS交流电源系统，就单台设备而言，通过冗余技术可以使其UPS设备本身的可靠性大为提高，但就整个UPS供电系统而言，有很多不可备份的系统单点故障点，比如蓄电池组（据业界统计，UPS 电源的故障70%是由蓄电池所引起的）、同步并机板、静态开关、输出切换开关等，这些单点故障点，都可能导致整个通信系统“掉电”瘫痪。

即使采用相对可靠的串联热备份系统，切换电路的单点故障也容易造成整个通信网络系统“掉电”瘫痪。

尤其是瞬间过载的容错能力差，一旦UPS主机过载保护切换到备机，备机由于瞬间浪涌也同时过载保护自动切换到旁路。

对于过去有人值守的机房可以立即人工处理，但现在普遍采用机房无人值守，一旦发生故障，恢复时间较长，危害很大。

（2）维护、扩容难度大随着通信技术的不断发展，数据通信逐渐成为主体已经成为不争的事实。

在网的程控交换必然逐步退网，数据业务比重逐步增大。

按照现在的设备供电模式，会有大量的新的UPS系统投入运行，也会有大量的在用UPS系统扩容改造。

而每一次UPS在线扩容都是一次巨大的风险操作，甚至可能因为UPS制造商产品更新换代使得UPS扩容不可能，使得UPS单台故障时没有设备替换。

按照现在的运行状态和维护模式，发生巨大灾难的“掉电”事件将频频引发。

利用飞轮电源备份技术对数据中心实现不间断供电为了防止在停电期间发生停机事故，一些数据中心会放弃使用传统的蓄电池，而利用飞轮电源来保证不间断电源（UPS）系统的电力供应。

但是，在选择飞轮进行能源储备之前，你应该了解它与普通蓄电池的区别。

下面列出的是你在确定飞轮储能技术是否适合你的组织时需要考虑的主要差异：飞轮电源在满负荷状况下的供电时间要比蓄电池短得多。

飞轮电源需要的空间较小，其自身质量较轻。

飞轮电源对空调和通风条件的要求没有蓄电池那么严格。

飞轮电源的电力消耗略大。

飞轮电源需要的日常维护较少。

飞轮电源的使用寿命可能更长。

飞轮电源不像蓄电池那样，在达到使用寿命后需要进行回收和预防泄露处理。

飞轮电源不会受到放电周期的限制。

但飞轮电源会受到其放电周期频率的限制。

飞轮电源VS.传统的蓄电池：要考虑的关键因素在电力设备出现故障而备用电源系统还没启动之前，有一种情况经常会发生。

那就是，UPS输入电源无法利用或是不符和标准，这就要求UPS后备电源必须支持UPS输出负载。

在你确定飞轮电源是否适合一个项目时，备用电源的响应时间是要考虑的关键因素，它必须要支持UPS输出。

花费同等的安装成本，在UPS负载输出状况下，飞轮系统只能提供15秒的备用电力，而一部蓄电池至少可以支持15分钟。

考虑到飞轮系统只能提供15秒钟的电能，因此必须对UPS的容量进行限制，使备用电源能够满足它的需求。

在15秒钟之内，备用电源必须完成以下任务：它必须要识别出效用损失。

它必须要等候一段时间，让设备的自动转换开关或继电器来尝试着恢复供电。

如果供电没有恢复，它必须立即启动发电机。

当电压恢复正常后它必须要将UPS系统转移到发电机上。

如果备用电源只能坚持不到15秒钟，那么确实没有足够的时间来同时运行两个或是两个以上的备用发电机。

你可以安排发电机轮流供电，但总有一天UPS系统的供电能力会受到一台单一发电机发电能力的限制。

一个3000千瓦的备用发电机（发电量最大的在美国）会将UPS系统的供电量限制在大约2200千瓦。

海德馨磁悬浮飞轮储能UPS移动应急电源车2012年3月5日和5月12日，海德馨先后推出了国内首批分体式、大功率磁悬浮飞轮储能UPS移动应急电源车及升级后的一体式磁悬浮飞轮储能UPS移动应急电源车。

这两项产品的核心均采用了真空磁悬浮的飞轮储能技术，将动能转化成电能，为关键负载提供不间断的电力保障，实现了化学储能到机械储能的转变以及零秒切换时间，并在很大程度上节省了铅酸蓄电池的消耗，减少了二氧化碳的排放，大大促进了低碳、节能事业的发展。

与普通应急发电车不同，飞轮储能发电车除了应急发电系统之外，增加了飞轮储能电源系统，相当于大功率的UPS，并与主供电源和用电设备串联。

当主供电源停电时，飞轮储能电源系统会向用电设备供电，并向与之连接的应急发电系统自动发出指令，应急发电系统随即启动供电，确保电力供应不间断。

海德馨磁悬浮飞轮储能式UPS应急电源车是采用美国Active Power公司磁悬浮飞轮UPS及专用汽车底盘组成应急电源车。

采用全球最先进的物理储能磁悬浮飞轮UPS为核心部件，来应对各种突发事件，为负载提供零毫秒级不间断、长时间、高质量的电力供给。

此磁悬浮飞轮储能系统是国家电力应急保障体系里的最高端产品。

针对各种重大活动、庆典及行政事务，该磁悬浮飞轮储能系统可以为客户提供最高级别电力供应保障。

磁悬浮飞轮储能系统采用物理方式储能，无污染，低碳节能。

飞轮转速恒定、低摩擦，低噪音。

海德馨磁悬浮飞轮储能式UPS应急电源车系统组成如下。

一、UPS单元CleanSource UPS （不间断电源）具有最先进的功率调节性能，同时保持现有的业界最小占位面积。

利用飞轮系统物理储能替代了传统蓄电池不可靠的化学储能方式，来提供市电供电瞬断或停电时启动发电机所需的过渡能源。

二、柴油发电机组单元柴油发电机，能够在不到10秒钟内启动并承担负载。

发电机组控制模块与系统无缝连接。

控制模块可以访问关键性能数据和通信数据，协调控制整车系统。

带你认识飞轮储能UPS飞轮储能发电技术是指利用电动机带动飞轮高速旋转，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的电能生产方式。

它由电动机驱动飞轮升速、至额定转速，电能转换为旋转飞轮的动能，当需要电能时，飞轮减速、驱动电动机作发电机运行，将飞轮动能转换为电能，通过飞轮的升速和降速，实现电能的存入和释放。

飞轮储能发电技术能够实现数倍镍氢电池的高密度储能，能量装换率高达９０%以上，且充电时间短，能够实现分秒／兆瓦级储能，寿命可长达２０年，同时对环境友好、无污染。

“对于飞轮储能技术，全世界范围内最广泛应用的便是实现高品质供电。

”专家表示，除此之外，飞轮储能在轨道交通、制动能再生、势能再生、电网调频等领域业同样发挥着重要作用，其技术研发与应用推广引起业内越来越多的重视与参与，市场前景堪好。

应急发电实现高品质供电飞轮储能发电技术是目前最先进的储能技术。

相对于其他储能供电方式，飞轮储能发电技术耗电费用、维护费用、总成本具有明显的优势。

据了解，早在２０００年前后，飞轮储能技术产品市场就已将出现，但最早的飞轮储能技术是被应用于ＩＴ公司不间断供电的备用电源（ＵＰＳ）。

近年来，随着飞轮储能技术不断进步，其稳定性、可靠性不断提高，且节能效果显现，由此，飞轮储能应急发电开始被广泛应用于重大会议、赛事等重要活动。

据业内人士介绍，与普通的应急发电设备不同，飞轮储能发电设备除了具有应急发电系统之外，还增加了飞轮储能电源系统，相当于再配备了大功率的ＵＰＳ，使用时，飞轮储能发电设备的飞轮与发电机以及工频交流电电源同时连接，正常情况下由工频交流电带动磁飞轮转动储存能量，一旦工频交流电断开，飞轮会因惯性继续运转，同时利用储存的能量继续为负荷供电。

在这期间，发电机也开始启动发电，从而保证了用户不间断用电，提高了用电品质。

专家说，飞轮储能发电技术对应用地点没有特殊要求，适应性强，规模化生产后成本低，是实现高品质供电的理想选择。

具体说来，飞轮储能主要是通过电压跌落补偿（ＤＶＲ）来实现高品质供电的。

飞轮储能的关键技术分析及研究状况在众多储能技术中，飞轮储能系统(flywheelenergystoragesystem，FESS)以效率高、容量大、响应快和对环境友好等优点，越来越受到国内外学者的重视。

飞轮储能系统是由高速飞轮、磁轴承系统、永磁电动/发电机、能量转换控制系统以及附加设备组成，它是以高速旋转的飞轮质体作为机械能量储存的介质，利用电动发电机和能量转换控制系统来控制能量的输入和输出，达到充电和放电的目的。

飞轮储能系统作为一种逐渐成熟的储能技术，已经应用到包括航空航天、电动汽车、电力等领域，逐步取代化学电池储能，成为储能行业一支不可忽视的力量。

飞轮储能系统旋转时不会发生任何化学反应，其是纯粹的机械运动，对环境非常友好，因而受到越来越广泛的关注。

飞轮储能系统的工作状态根据暂态运行通常分为充电和放电2部分，其工作原理是当外部电能充足时，系统将电能通过飞轮电动机转化为机械能储存起来；当系统外部电能不足时，将飞轮存储的机械能转化为电能输出到外部负载。

作为一种新型的物理储能方式，飞轮储能与传统化学电池相比，具备有以下优点：1）充放电迅速。

从收到电网侧的调节信号到飞轮储能系统做出反应，时间极短，并且在之后数分钟时间内能够完成整个系统的充/放电过程，符合电网的短时响应与调节需求，相比于蓄电池、抽水蓄能、压缩空气等，具有较快的充/放电时间。

2）工作效率高。

一般的飞轮储能系统工作效率可以达到90%左右，相比于抽水蓄能的60%以及蓄电池储能的70%，具有明显的优势，而且采用磁悬浮轴承的飞轮储能系统，其工作效率更高，接近95%。

3）使用寿命长。

飞轮储能系统虽价格昂贵，但是设计良好，其年平均维护费用极低，充放电次数明显优于蓄电池储能等，其达到了百万数量级，且一般免维护的时间是在10a以上。

4）环保无污染。

由于机械储能的缘故，飞轮储能不会排放出污染环境的物质，其是一种环境友好型的绿色储能技术。

此外，飞轮储能系统还具有模块性、建设时间短、事故后果影响低等优点。

磁悬浮飞轮储能技术UPS及连续供电摘要：文章介绍了无蓄电池、绿色环保的磁悬浮飞轮储能技术UPS电源系统，是在线互动式的UPS电源系统。

这是一种新型的储能技术，很有发展前途。

1 前言现代信息社会，对于信息时效性要求极高，一旦信息中断，会带来不可估量的直接经济损失和社会负面影响。

近年来，电信运营商、大型数据中心、政府重要部门及大型生产企业等单位，对正常的电力保障供应要求越来越高，因而对于为机房设备及生产设备提供的UPS 电源系统(即不间断电源系统)保障的要求越来越苛刻。

因此，要求必须提供365*24小时连续不断的、可靠、安全、高效的电力供应保障。

传统UPS电源系统利用了化学蓄电池储能技术，即利用化学蓄电池作为电能的储存装置，而化学蓄电池存在着诸如占地面积大、故障率高、维护周期密集、维护成本高、使用寿命短、受充放电次数的限制，对环境的污染严重以及对工作温度及其它工作环境指标要求高等问题。

由于人们现在对节能减排的要求，对环境保护的要求，及对化学蓄电池性能特点的要求不断提高，在许多领域中，人们已经不能接受化学蓄电池的弊端，而逐渐将目光放在更加先进的储能技术方式上，以替代传统的化学蓄电池储能技术。

如何在取消传统化学蓄电池的使用而使UPS电源系统更加安全可靠?如何取消传统化学蓄电池的使用而使UPS电源系统更加环保、节能、低耗?如何取消传统化学蓄电池的使用而使UPS电源系统的投入费用和运行维护费用更加节省同时还能够节省大量的占地空间?这些是摆在UPS电源系统使用者和UPS电源系统制造商面前的新课题。

在这种新形势下，美国Active Power公司采用了无需传统化学蓄电池、绿色环保的磁悬浮飞轮储能技术，使UPS电源系统的体积大大减小，可靠性、安全性大大提高。

这样既能够满足客户对UPS电源系统整体解决方案的要求，也能满足客户对移动性的要求，填补了市场的空白，成为了市场的新宠。

下面我们就处于国际领导地位的美国Active Power公司的免蓄电池磁悬浮飞轮储能UPS电源系统为大家做一个详细的介绍：2 免蓄电池磁悬浮飞轮储能UPS电源系统工作原理磁悬浮飞轮储能技术是一种技术上更为先进，成熟，应用前景广阔并有很大市场发展潜力，绿色环保的电能存储技术。