国内外飞轮储能技术发展现状研究
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简论飞轮储能系统关键技术及其研究现状作者:魏民来源:《科学与信息化》2020年第02期摘要飞轮储能技术的研究价值非常高并且其应用的前景非常好,这篇文章简单介绍了飞轮储能的工作原理以及飞轮转子,轴承支撑系统,电动机/发电机等三项较为重要的技术,并在这三项比较重要的技术上面重点对飞轮的储能系统进行了详细的阐述。
关键词飞轮;储能系统;关键;现状引言目前的储能的设备有化学储能,物理储能以及其他的储能是设置。
在物理储能的方法中,飞轮储能特点较为突出,充电时间较为短暂,充放电效率等方面而受到非常广大的关注。
1 飞轮储能系统工作原理飞轮储能装置,又被叫作机电电池系统,也叫作飞轮电池,是一种机械和电能的转换和存储系统。
飞轮储能的系统一般由速度较高的飞轮,电动机/发电机,轴承支撑装置,电力电子转换装置,电子控制装置和附加装置(比如说真空泵,应急备用轴承)等组成。
它是一个集成性能较为强大的系统,飞轮储能是现代电力电子技术的应用。
电子电力转换器作为主要的驱动装置,以带动飞轮以较高的速度旋转[1]。
电机则一直处在较为稳定的速度,一直等到释放能量的控制信号为止。
如图1所示:2 飞轮储能系统关键技术分析飞轮储能系统的结构由飞轮转子,支撑轴承,电动发电机等其他组成。
接下来,对飞轮储能的三项较为重要的技术进行一定的分析。
2.1 飞轮转子飞轮储能系统中最核心的部分就是飞轮的转子。
整个系统的能量转换和飞轮的旋转有着非常大的关系。
飞轮旋转时的动能E表示为其中,J为ω的旋转惯性和角速度-飞轮。
从公式可以看出,为了增加飞轮的能量存储,可以增加飞轮转子的惯性并且可以提高飞轮的速度。
2.2 支承轴承技术分析由于高摩擦损耗和低极限转速,机械轴承不适合单独支持高速飞轮储能系统。
由于其高的支撑强度和紧凑的结构,机械轴承能够对轴承进行短时间的保护,这种轴承会由快速充放电飞轮系统对其进行一定的支持[2]。
2.3 电动/发电机技术分析在飞轮的储能系统中,机械能和电能之间的相互的能量转换是通过集成的电动机/发电机共同来完成的,因此电动机/发电机的性能将会对飞轮储能系统的效率造成直接的影响。
飞轮储能技术研究报告(一)引言:
飞轮储能技术是一种重要的能量储存和释放系统,其以高速旋转的飞轮作为能量存储介质。
本文将对飞轮储能技术进行研究和探讨,以期提供一份详尽的研究报告。
正文:
一、飞轮储能技术的原理与工作原理
1. 飞轮储能技术的定义和基本原理
2. 飞轮储能系统的构造和工作过程
3. 飞轮储能系统的能量转换原理
二、飞轮储能技术的优势和应用场景
1. 飞轮储能技术的优势和特点
2. 飞轮储能技术在航空航天领域的应用
3. 飞轮储能技术在能源存储方面的应用
4. 飞轮储能技术在电动车辆领域的应用
三、飞轮储能技术的挑战和解决方案
1. 飞轮储能技术面临的瓶颈和挑战
2. 飞轮储能系统的成本和效率问题
3. 飞轮储能技术的安全性和可靠性问题
4. 飞轮储能技术的控制和稳定性问题
四、飞轮储能技术的发展趋势和前景分析
1. 飞轮储能技术的研究和发展现状
2. 飞轮储能技术的未来发展趋势
3. 飞轮储能技术在新能源领域的应用前景
五、飞轮储能技术的市场情况和商业应用
1. 飞轮储能技术的市场规模和潜力分析
2. 飞轮储能技术在商业领域的应用案例
3. 飞轮储能技术的商业化推广及市场竞争情况
总结:
本文对飞轮储能技术进行了全面的研究和分析,从飞轮储能技术的原理与工作原理、优势和应用场景、挑战和解决方案、发展趋势和前景、市场情况和商业应用等方面进行了详细阐述。
飞轮储能技术具有巨大的发展潜力,在新能源领域和其他领域的应用前景广阔。
随着技术和市场的不断发展,飞轮储能技术有望成为重要的能源储存和释放系统。
飞轮储能技术研究的发展现状及未来趋势分析一、引言随着社会和科技的不断发展,能源的储存和利用已经成为全球关注的焦点。
在多种可再生能源中,风能具有巨大的开发潜力。
而飞轮储能技术作为风能储存的一种重要方式,具有高效、环保、寿命长等优点,因此越来越受到人们的关注。
本文将介绍飞轮储能技术的研究现状及其未来的发展趋势。
二、飞轮储能技术的现状飞轮储能技术是一种利用旋转的飞轮将动能转化为电能的技术。
其基本原理是,当风能驱动飞轮旋转时,飞轮的动能被转化为电能,可以用于供电。
这种技术具有高效、环保、寿命长等优点,且适用于大规模的储能系统。
目前,飞轮储能技术已经在一些领域得到了应用。
例如,在风力发电厂,飞轮储能技术可以用于平衡电网负荷,提高电力质量。
此外,在电动汽车领域,飞轮储能技术也被用于提供额外的动力。
然而,飞轮储能技术还存在一些问题需要解决。
例如,飞轮的制造和维护成本较高,且存在磨损和失效的风险。
此外,飞轮储能技术的能量密度相对较低,需要进一步改进和优化。
三、飞轮储能技术的未来发展趋势尽管飞轮储能技术存在一些问题需要解决,但其在未来能源储存领域的应用前景仍然十分广阔。
未来,飞轮储能技术可能会在以下几个方面得到进一步的发展:1. 材料科学的进步可能会为飞轮的制造提供更多的选择。
新型材料如碳纤维和陶瓷等具有更高的强度和耐久性,可以降低飞轮的制造成本并提高其使用寿命。
2. 新的设计和制造技术的应用可能会进一步提高飞轮的能量密度。
通过优化飞轮的形状和结构,以及采用新的制造方法,可以增加飞轮的旋转速度并提高其能量储存能力。
3. 飞轮储能技术的智能化和自动化应用可能会进一步优化其性能和管理。
通过引入传感器和控制系统,可以实时监测飞轮的运行状态并进行相应的调整,以提高系统的稳定性和可靠性。
4. 飞轮储能技术的组合应用可能会进一步扩展其应用领域。
例如,将飞轮储能技术与太阳能或氢能等其他可再生能源技术相结合,可以提供一种多元化的能源供应解决方案,提高能源的利用效率。
飞轮储能技术的发展现状摘要: 飞轮储能技术已成为国际能源界研究的热点之一。
从飞轮储能技术的技术进展(包括飞轮本体、转子支承系统、电动/发电机、电力转换器与真空室)角度出发,系统地介绍了该技术国内外的发展现状。
关键词: 飞轮储能系统,电动机/发电机,电力转换器,真空室近年来,飞轮储能技术发展非常迅速。
国内外都积极地投入大量资金和人力在这项储能技术上,目前已经有了可喜成果,以飞轮储能五大关键技术为出发点,分别对其技术发展现状进行阐述。
1飞轮转子技术现状美国休斯顿大学的德克萨斯超导中心致力于纺锤形飞轮开发,这是一种等应力设计,形状系数等于或接近1,材质同样为玻璃纤维复合材料,储能1kWh、重19kg、飞轮外径30.48cm。
美国Beacon 电力公司推出的Beacon 智能化储能系统,其飞轮转子以一种强度高、重量轻的石墨和玻璃纤维复合材料制成,用树脂胶合。
美国Satcon 技术公司开发的伞状飞轮,这种结构有利于电机的位置安放,对系统稳定性十分有利,转动惯量大,节省材料,轮毂强度设计合理。
NASA Glenn 中心和美国宾州州立大学高级复合材料制造中心等单位均采用湿法缠绕工艺制备了复合材料飞轮。
2飞轮储能的轴承支承系统技术现状2.1机械轴承美国TSI 公司应用高级的润滑剂、先进的轴承材料及设计方法和计算机动态分析,成功地开发出内部含有固体润滑剂的陶瓷轴承,最新又研制的基于真空罩的超低损耗轴承,其摩擦系数只有0.000 01。
2.2被动磁轴承(PMB)目前对永磁轴承的研究较少,目前主要集中在对超导磁轴承(SMB)的研究上。
西南交通大学超导技术研究所从20 世纪90 年代初期开始,就一直致力于高温超导磁悬浮技术的应用基础研究,2000 年研制成功了世界首辆载人的高温超导磁悬浮实验车。
日本ISTEC 正在对10kWh/400kW 等级飞轮系统中的SMB 进行组装实验,同时加工设计100kWh等级飞轮定子。
德国ATZ 公司则从2005 年开始对5kWh/250kW 等级的飞轮进行研究。
飞轮储能技术研究报告(二)引言概述:飞轮储能技术是一种高效、可靠的能量储存和释放方式,逐渐被广泛应用于各个领域。
本文将深入探讨飞轮储能技术的研究现状和发展趋势,以及其在能源存储领域中的潜在应用。
正文:一、飞轮储能技术的基本原理1.1 飞轮储能的概念与发展历程1.2 飞轮储能系统的主要组成部分1.3 飞轮储能的工作原理与优势1.4 飞轮储能系统的性能指标与评价方法1.5 飞轮储能技术的应用前景与挑战二、飞轮储能技术的研究进展2.1 飞轮材料的选择与制备技术2.2 飞轮的设计与优化方法2.3 飞轮储能系统的控制与管理策略2.4 飞轮储能系统的安全性与可靠性研究2.5 飞轮储能技术的商业化进程三、飞轮储能技术在电力系统中的应用3.1 飞轮储能在电力系统稳定性控制中的应用3.2 飞轮储能在电网削峰填谷中的作用3.3 飞轮储能技术在微电网中的应用3.4 飞轮储能技术与可再生能源的相互协调性分析3.5 飞轮储能技术在电力系统能效提升中的作用四、飞轮储能技术在交通运输领域中的应用4.1 飞轮储能技术在轨道交通中的应用4.2 飞轮储能技术在电动汽车中的应用4.3 飞轮储能技术在航空航天中的应用4.4 飞轮储能技术与交通运输系统的能量管理4.5 飞轮储能技术在交通运输领域的优势与挑战五、飞轮储能技术的发展趋势与展望5.1 飞轮储能技术的研究方向与重点5.2 飞轮储能技术的成本与效益分析5.3 飞轮储能技术与其他能量存储技术的比较5.4 飞轮储能技术的市场前景与商业化进程5.5 飞轮储能技术在能源转型中的战略地位与作用总结:通过对飞轮储能技术的深入研究和综合分析,我们可以得出结论:飞轮储能技术具有巨大的潜力和广阔的应用前景。
随着技术的不断发展和市场需求的增加,飞轮储能技术有望成为未来能量存储领域的重要解决方案。
然而,飞轮储能技术面临着材料、设计、控制和经济等方面的挑战,需要进一步的研究和改进。
我们相信,通过持续的创新和合作,飞轮储能技术将在未来发展出更为成熟和可靠的解决方案,为能源存储领域的可持续发展做出贡献。
飞轮储能关键技术及其发展现状一、本文概述飞轮储能技术,作为一种高效、环保的储能方式,近年来在全球范围内引起了广泛关注。
本文旨在全面解析飞轮储能的关键技术及其发展现状。
我们将深入探讨飞轮储能的基本原理、关键技术要素、应用领域以及当前的发展状况,同时展望其未来的发展趋势。
通过对飞轮储能技术的系统研究,我们期望能够为相关领域的研究者、从业者以及投资者提供有价值的参考信息,推动飞轮储能技术的进一步发展与应用。
文章将首先概述飞轮储能技术的基本概念和工作原理,为读者建立基础理解。
随后,将重点分析飞轮储能技术的关键技术,包括飞轮设计、材料选择、能量转换与存储等方面,揭示这些技术在推动飞轮储能技术发展中的核心作用。
紧接着,文章将讨论飞轮储能技术在不同领域的应用现状,如电力储能、轨道交通、航空航天等,展示其广泛的应用前景。
我们将对飞轮储能技术的发展趋势进行展望,分析当前面临的挑战与机遇,并提出相应的建议与策略。
通过本文的阐述,我们期望能够加深读者对飞轮储能技术的认识,为推动该技术的创新与发展贡献力量。
二、飞轮储能关键技术飞轮储能技术是一种利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式存储起来的储能技术。
其关键技术主要包括飞轮设计、轴承技术、真空技术、磁悬浮技术、能量转换与控制技术等。
飞轮设计是飞轮储能技术的核心,它直接决定了储能密度和储能效率。
飞轮设计需要解决的关键问题包括飞轮材料的选择、飞轮形状的优化、飞轮强度的保证以及飞轮转动的稳定性等。
目前,常用的飞轮材料包括高强度钢、碳纤维复合材料等,而飞轮形状则多为圆柱形或盘形。
轴承技术是飞轮储能技术中的重要环节,它决定了飞轮转动的平稳性和效率。
飞轮轴承需要承受高速旋转带来的巨大离心力,同时还需要保证飞轮的转动精度和稳定性。
目前,常用的轴承技术包括滚动轴承和磁悬浮轴承,其中磁悬浮轴承具有无接触、无磨损、低噪音等优点,因此在飞轮储能技术中得到了广泛应用。
为了减小空气阻力,提高飞轮储能效率,飞轮储能系统需要在高真空环境下运行。
飞轮储能技术研究报告飞轮储能技术研究报告1.飞轮储能技术原理简介飞轮储能技术起源于20世纪70年代,但当时技术水平限制了其实际应用。
直到20世纪90年代,随着碳纤维材料和磁轴承技术的发展,美国科学家成功地研发出飞轮电池。
飞轮储能利用物理方法实现储能,实现电能和机械能的相互转化,工作过程中不会造成任何污染。
飞轮储能是一种物理储能方式,通过电力电子设备驱动飞轮进行高速旋转,利用飞轮高速旋转时所具备的动能进行能量存储,通过电动/发电一体化双向高效电机配合真空中的飞轮实现电能和动能的双向转换,如图1所示。
飞轮储能系统由高强度合金或复合材料做成的飞轮转子、高速轴承、电动/发电机、电力转换器、真空安全罩等部分组成,如图2所示。
飞轮储能设施充放电的实现方式为:(1)当飞轮存储能量时,电动/发电一体化双向高效电机实现电动机运行状态,将电能转换为飞轮转子的动能,飞轮转速升高实现能量的存储;(2)当飞轮释放能量时,电动/发电一体化双向高效电机实现发电机运行状态,将高速旋转的飞轮转子动能转换为电能,飞轮转速下降实现能量的释放。
飞轮所存储的能量计算公式为:E=Jω2,其中J为飞轮的转动惯量,ω为飞轮旋转的角速度。
从公式中可以看到,飞轮存储的能量值与飞轮转速的平方以及飞轮的转动惯量成正比。
提高飞轮的转速可以更显著地提高飞轮存储的能量值。
飞轮储能系统的控制策略原理如图3所示。
飞轮储能系统共有三种工作状态,分别为充电、维持和放电,可根据系统电压的高低自动响应充放电动作。
当系统电压抬高,电压值U>U2+a时,飞轮储能系统处于充电状态,吸收外部电能进行存储,充电的功率随系统电压的升高而增大;当系统电压降低,电压值U<U2-a时,飞轮储能系统处于放电状态,向外部释放电能,放电的功率随系统电压的降低而增大;当系统电压值在空载电压附近波动时,为飞轮的旋转维持区域[U2-a。
U2+a],飞轮执行维持转速指令,处于不充电、不放电的空转状态。
I 油气、地矿、电力设备管理与技术China Science & Technology Overview飞轮储能技术研究进展罗桂平卫宏强孟德超宋浩强(华驰动能(北京)科技有限公司,北京101111)摘要:储能是智能电网、能源互联网的重要组成部分和关键支撑技术。
近年来储能产业发展迅猛,各类储能技术也日趋成熟。
本文对各种储能技术进行了介绍,着重分析了飞轮储能技术的特性,对其国内外研究现状及进展进行阐述,以期推动飞轮储能技术在 电力行业中的大规模应用。
关键词:储能;飞轮;智能电网;新能源中图分类号:TH133.7文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2020)20-0104-040. 引言能量具有多种形式,包括电能、机械能、声能、化学 能、电磁能、光能、热能及核能等。
储能是使能量转化为 比较稳定的存在形态,再通过介质或设备把能量存储起 来,以备在需要时释放的过程,主要是指电能的储存,此 外还有储热、储氢等。
1. 储能分类及特点1.1电化学储能电化学储能主要指各种电池储能,包括铅酸(铅碳) 电池、锂电池、钠硫电池和液流电池等,其在能量密度、系 统效率、响应速度等方面具有明显优势。
电化学储能主要 适用于调峰、削峰填谷等快速响应的大规模应用场景[11。
(1)铅酸电池。
铅酸电池具有安全性高、系统成本低等优点,可进行深度的充放电。
液流电池适用于平抑新能 源发电波动、辅助调峰、边远地区供电等,主要包括全钒 液流电池、锌溴液流电池、铁铬液流电池等[41。
1.2电磁储能(1)超级电容器。
超级电容器的电荷以静电方式存储在双电层界面上,其具有功率密度大、充放电速度快、循 环寿命长、工作温度范围宽等优点,以及能量密度低、自 放电率较高等劣势,可应用于功率大、时间短的场景,如 电力调频、平抑波动、轨道交通能量回收等。
(2)超导磁储能。
超导磁储能是利用超导线圈进行储能的一种技术,具有功率密度大、响应速度快、能量转换效率高、循环寿命长等优势,主要应用于改善电能质量、 稳定电力波动等场景。
2023年飞轮储能行业市场调研报告一、引言飞轮储能是一种新型的能量储存技术,通过将机械能转换为电能进行储存,其具有高能量密度、高效率、快速响应等优点,广泛应用于风电、光伏等新能源领域,成为新一代能源储存技术的重要组成部分。
本报告主要对飞轮储能行业进行市场调研,分析其市场现状、发展趋势和未来发展方向。
二、飞轮储能行业市场现状分析1.全球飞轮储能市场规模根据市场研究机构的数据显示,2019年全球飞轮储能市场规模约16亿美元,预计到2025年将达到32亿美元,年均复合增长率约8%。
2.国内飞轮储能市场现状目前国内飞轮储能行业虽然处于起步阶段,但是其在新能源领域的应用越来越广泛,市场前景广阔。
据悉,2019年我国电力储能市场规模已达到128亿元,其中不乏飞轮储能技术的应用。
目前国内主要的飞轮储能产品厂商有卓远、大唐电气等。
3.飞轮储能行业市场应用领域飞轮储能技术主要用于电力系统中的频率调节、电网稳定等领域,同时也应用于风力发电、光伏发电等新能源领域。
在工业领域,飞轮储能技术也有广泛的应用,如电动汽车、高速列车等。
三、飞轮储能行业发展趋势分析1.技术创新飞轮储能技术具有高效率、快速响应、长寿命等优点,在应用中不断地得到优化和创新,例如通过增加飞轮数量、改进转轴制造工艺等技术手段,提高飞轮储能系统的输出功率和可靠性。
2.市场竞争加剧随着技术不断地完善,市场上的竞争也越来越激烈,业内企业需要通过不断地技术创新、市场营销、产品差异化等手段,才能在竞争中占据优势。
3.市场前景广阔飞轮储能技术是新一代的能源储存技术之一,其在新能源领域应用广泛,未来市场前景十分广阔。
随着能源形势的变化和电力储能市场的逐步开放,飞轮储能将有更加广泛的市场应用。
四、飞轮储能行业未来发展方向1.技术的发展未来飞轮储能技术的发展重点将集中于提高飞轮储能系统的效率、可靠性和寿命;探索新的制造工艺和材料,以提高性能和降低成本;通过数字化技术实现对飞轮储能系统的远程监控、智能控制和故障诊断等。
飞轮储能关键技术及其发展现状张维煜;朱烷秋【摘要】飞轮储能是一种研究价值高、应用前景广阔的新型储能技术,具有大储能容量、高效率、无污染、适用广、无噪声、长寿命、维护简单及可实现连续工作等优点,它为解决目前广泛关注的能源问题提供了新途径。
本文阐述了飞轮储能的原理和五大关键技术(包括飞轮转子、轴承支承系统、能量转换环节、电动/发电机与真空室),并分别以五大关键技术为出发点,详细论述了飞轮储能系统的国内外发展现状,指出了飞轮储能关键技术的未来发展方向。
%The flywheel energy storage system(FESS) is a new type of technology of energy storage,which has high value of the research and vast potential for future development.The FESS has distinct advantages such as high energy storage,high efficiency,pollution-free,wide in application, absence of noise,long lifetime,easy maintenance and continuous working and so on,which provides a new way to solve the terrible energy problem.Its operation principle,and five key technologies including the flywheel rotor,bearing system,energy conversion aspect,motor/generator and vacuum chamber are expounded.Then based on the five key technologies,the current development status of FESS at home and abroad is presented in detail,and moreover,the outlook of the key technologies of the FESS is pointed out.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2011(026)007【总页数】6页(P141-146)【关键词】飞轮储能;工作原理;关键技术;应用;发展现状【作者】张维煜;朱烷秋【作者单位】江苏大学电气信息工程学院,镇江212013;江苏大学电气信息工程学院,镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TH1331 引言能源问题是 21世纪人类所面临的重大课题之一,在不断开发新能源的同时,为了更有效地利用现有的能源需要发展先进的节能技术和储能技术。
飞轮储能产业发展现状以飞轮储能产业发展现状为题,本文将从以下几个方面对飞轮储能产业的发展现状进行分析和阐述。
一、飞轮储能技术概述飞轮储能是一种将机械能转化为电能存储的技术,通过将电能转化为旋转动能,再将旋转动能转化为电能的方式,实现能量的储存和释放。
与传统的电池储能技术相比,飞轮储能具有快速响应、高效率、长寿命等优点,因此在能源储存领域具有广阔的应用前景。
二、飞轮储能产业的市场规模全球飞轮储能产业正逐步崛起。
据市场研究机构的数据显示,2019年全球飞轮储能市场规模达到了xx亿美元,预计到2025年将达到xx亿美元。
主要推动飞轮储能市场增长的因素包括能源需求的增加、可再生能源的普及以及对储能技术的需求等。
三、飞轮储能产业的应用领域飞轮储能技术在多个领域具有广泛的应用前景。
首先,在电力系统中,飞轮储能可以用于平衡电网的频率和电压波动,提高电网的稳定性和可靠性。
其次,飞轮储能还可以应用于电动汽车领域,提供高效率、高功率的能量储存解决方案。
此外,在可再生能源领域,飞轮储能可以解决能源的间歇性和不稳定性问题,提高可再生能源的利用率。
四、飞轮储能技术的发展趋势随着科技的进步和市场需求的增加,飞轮储能技术正朝着更高效、更可靠的方向发展。
首先,飞轮储能系统的转速和功率密度将不断提高,提高能量存储的容量和效率。
其次,飞轮储能系统的控制和管理技术将得到进一步的改进,提高系统的稳定性和可靠性。
另外,飞轮储能技术与其他能源技术的融合也将成为未来的发展趋势,例如与太阳能、风能等可再生能源技术的联网。
五、飞轮储能产业的挑战与机遇飞轮储能产业虽然具有广阔的应用前景,但仍面临着一些挑战。
首先,飞轮储能系统的成本较高,需要进一步降低成本,以提高市场竞争力。
其次,飞轮储能系统的体积较大,需要进一步缩小体积,以适应不同场景的需求。
同时,飞轮储能系统的安全性和可靠性也是需要解决的问题。
然而,飞轮储能产业仍然面临着巨大的机遇。
随着可再生能源的快速发展和能源转型的推进,飞轮储能将成为一种重要的能量储存解决方案。
飞轮储能市场分析报告1.引言1.1 概述飞轮储能作为一种新型的能量存储技术,近年来受到越来越多的关注和应用。
随着可再生能源的发展和智能电网的建设,能量存储技术成为了解决能源消纳和平衡供需之间的矛盾的重要手段。
飞轮储能以其快速响应、高效率、长寿命等优势,逐渐成为能源存储领域的热门选择。
本报告旨在对飞轮储能市场进行深入分析,并探讨其发展趋势和前景。
首先,我们将介绍飞轮储能技术的基本原理和特点,然后对当前飞轮储能市场的现状进行分析,最后预测其未来的发展趋势。
通过本报告的研究,我们希望能够为行业相关人士提供有益的参考,促进飞轮储能技术的更广泛应用和发展。
1.2 文章结构文章结构部分:本报告将分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,我们将对飞轮储能市场进行概述,并介绍本报告的文章结构,同时明确研究的目的和重点,最后对整篇文章进行总结。
在正文部分,我们将详细介绍飞轮储能技术,并对当前飞轮储能市场现状进行深入分析,同时对未来的发展趋势进行预测分析。
在结论部分,我们将重点总结本报告的主要观点和结论,展望飞轮储能市场的未来发展,并提出建议。
1.3 目的:本报告旨在对飞轮储能市场进行全面的分析和研究,以了解该市场的现状和未来发展趋势。
通过深入挖掘飞轮储能技术的特点、优势和应用领域,以及对市场的竞争格局、产业链和政策环境进行综合分析,希望能够为相关行业企业、政府部门和投资人提供有益的参考和决策依据。
同时,通过预测飞轮储能市场的发展趋势,掌握行业动态,为企业未来的战略规划和业务布局提供参考。
最终目的是为促进飞轮储能技术的发展和推广,推动清洁能源领域的可持续发展做出贡献。
文章1.4 总结部分的内容:在本报告中,我们对飞轮储能市场进行了深入分析。
通过对飞轮储能技术的介绍和市场现状的分析,我们发现飞轮储能技术具有巨大的发展潜力。
在未来,随着可再生能源的快速发展和能源储存需求的增加,飞轮储能市场将面临更多的机遇和挑战。
我们对飞轮储能市场未来发展趋势进行了预测,认为飞轮储能技术将在能源储存领域发挥越来越重要的作用。
国内外飞轮储能技术发展现状研究时间:2011-11-1 来源:北极星电力网一、大规模发展新能源和推动节能环保亟须发展大容量储能产业传统能源的日益匮乏和环境日趋恶化,极大地促进了新能源的发展,新能源发电的规模也快速攀升。
但风电、太阳能发电自身所固有的随机性、间歇性特征,决定了其规模化发展必然会对电网调峰和系统安全运行带来显著影响,必须要有先进的储能技术作支撑。
国外有关研究表明,如果风电装机占装机总量的比例在10%以内,依靠传统电网技术以及增加水电、燃气机组等手段基本可以保证电网安全;但如果所占比例达到20%甚至更高,电网的调峰能力和安全运行将面临巨大挑战。
储能技术在很大程度上解决了新能源发电的随机性、波动性问题,可以实现新能源发电的平滑输出,能有效调节新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化,使大规模风电及太阳能发电方便可靠地并入常规电网。
中国新能源大发展在即,对储能产业有更急迫的现实需求。
预计到2020年风电和太阳能发电装机会突破1.7亿千瓦,占全国发电装机总量的比例会超过15%。
但由于目前我国电力系统煤电比例较高,在部分地区又主要是调峰能力差的供热机组,核电发展很快但却不能参与调峰,水电、燃气发电等调峰性能优越的电源所占比例过低,导致现有电力系统接纳新能源的能力很弱。
再加上我国能源资源所在地多远离负荷地,不得不实施风电、光电的“大规模集中开发、远距离输送”,这更进一步加大了电网运行和控制风险。
随着国内新能源发电规模的快速扩大,电网与新能源的矛盾越来越突出,对储能的需求更为迫切。
大容量储能还可提高能源利用效率,为国家节约巨额投资。
为应对城市尖峰负荷,电力系统每年都要新增大量投资用于电网和电源后备容量建设,但利用率却非常低。
以上海为例,2004—2006年间,为解决全市每年只有183.25小时的尖峰负荷,仅对电网侧的投资每年就超过200亿元,而为此形成的输配电能力的年平均利用率不到2%。
同样是为了应对尖峰负荷,转而采用大容量储能技术,不仅投资会成倍减少,而且由于储能设施占地少、无排放,其节地、节能、减排的效果是其他调峰措施无法比拟的。
二、全球大容量储能技术呈多元化发展格局,中国企业已掌握关键技术,拥有自主知识产权。
全球储能技术主要有化学储能(如钠硫电池、液流电池、铅酸电池、镍镉电池、超级电容器等)、物理储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)和电磁储能(如超导电磁储能等)三大类。
目前技术进步最快的是化学储能,其中钠硫、液流及锂离子电池技术在安全性、能量转换效率和经济性等方面取得重大突破,产业化应用的条件日趋成熟。
钠硫电池的充电效率已可达到80%,能量密度是铅酸蓄电池的3倍,循环寿命更长。
日本在此项技术上处于国际领先地位,2004年日本在本国Hitachi自动化工厂安装了当时世界上最大的钠硫电池系统,容量是9.6MW/57.6MWh。
液流钒电池的基础材料是钒,该电池具有能量效率高、蓄电容量大、能够100%深度放电、寿命长等优点,已进入商业化阶段。
锂离子电池的基础材料是锂,已开始在电动自行车、电动汽车等领域应用,近年来由于磷酸亚铁锂、纳米磷酸铁锂等新材料的开发与应用,大大改善了锂离子电池的安全性能和循环寿命,大容量锂电池储能电站正逐渐兴起。
物理储能中最成熟也是世界应用最普遍的是抽水蓄能,主要用于电力系统的调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用等。
其能量转换效率在70%—75%左右。
目前世界范围内抽水蓄能电站总装机容量9000万千瓦,约占全球发电装机容量的3%。
压缩空气技术早在1978年就实现了应用,但由于受地形、地质条件制约,没有大规模推广。
飞轮蓄能的特点是寿命长、无污染,动态特性好,但超大容量的飞轮,目前技术尚不成熟。
电磁储能技术现在仍很昂贵,还没有商业化。
三、国外飞轮储能技术发展现状美国、德国、日本等发达国家对飞轮储能技术的开发和应用比较多。
日本已经制造出在世界上容量最大的变频调速飞轮蓄能发电系统(容量26.5MVA ,电压1100V ,转速510690r/min ,转动惯量710t·m2) 。
美国马里兰大学也已研究出用于电力调峰的24kwh的电磁悬浮飞轮系统。
飞轮重172.8kg, 工作转速范围11, 610—46, 345rpm, 破坏转速为48, 784rpm, 系统输出恒压110-240V , 全程效率为81%。
经济分析表明, 运行3 年时间可收回全部成本。
飞轮储能技术在美国发展得很成熟,他们制造出一种装置,在空转时的能量损耗达到0. 1 %每小时。
欧洲的法国国家科研中心、德国的物理高技术研究所、意大利的SISE均正开展高温超导磁悬浮轴承的飞轮储能系统研究。
1、美国宇航局(NASA)Glenn 研究中心及其合作单位NASA飞轮主要应用于航空航天,以及军用装甲车辆上,用途主要是:能量储存;动力和姿态控制;峰值功率调节等。
设计储能量:300-700W3S;储能密度44wh/kg;转速:60000rpm;线速度:不小于880m/s。
目标建立和测试大型飞轮储能系统,目标:储能密度大于100wh/kg;线速度不小于1260m/s。
工作高低转速比:3:1;放电深度:90%;运行转速内无临界模态,后期研究控制模态可能性。
2、Bescon Power 公司Bescon Power 公司生产的飞轮电池产品用以满足迅速增长的可靠的、分布式电源需求。
建立为通讯应用提供后备电源的商业基础,估计每年拥有10000套飞轮系统需求。
为电信/ 电缆设备提供备用电力供应的20C1000飞轮储能系统为主。
飞轮采用采用高强度复合材料轮缘,高速、长寿命、无需维护、低损耗永磁偏置主动/被动磁轴承,直流永磁无刷高效率、低损耗电动/发电机,正弦波脉宽调制实现驱动电压、电流一体化控制的双向换流器,真空密封,埋入地下,运行状况可以通过互联网进行监视。
指标:工作转速:30000-100000rpm,最高线速度:700m/s,放电深度:90%,电机效率:96%,输出可用储量2000wh;输出电压为直流36V、48V 或96V,额定输出功率1kw;输入电压120/240 DC,50/60HZ,最大输入功率kw;转子重量:68kg,飞轮模块重量:383kg,电子模块重量90kg;设计寿命:20年,平均故障间隔时间:10万小时。
3、Active Power 公司公司主要生产作为不间断电源(UPS) 的飞轮电池系统,以取代传统的铅- 酸电池,解决当今对于电力品质的高要求。
公司产品的应用对象主要是广大工业用户,比如:先进的数据中心、工业设备和广播站等。
目前,公司拥有29 项发明专利,主要产品有Cat UPS 系列和Cleansource DC 系列。
ActivePower 的飞轮材料为4340 锻铁,其飞轮转子与电动/ 发电机、磁轴承整合在一起。
用磁铁卸去80 %的重量以延长飞轮轴承的寿命和减小损耗。
飞轮的工作转速在7000~7700rpm。
工作维持时间为几十秒到几分钟。
目前公司飞轮已经产品化出售,并在北京设有办事处。
4、德国Forschungszentrum karlsruhe Gmbh 公司德国Forschungszentrum karlsruhe Gmbh 公司1997年着手设计5MWh/100MW超导飞轮储能电站的概念设计。
电站由10个飞轮模块组成,每个模块储能0.5MWh,功率10MW,重30t,直径3.5m、高6.5m,用同步电动/发电机进行电能输入输出。
每个模块包括一个电动/发电机子模块、4个碳纤维复合材料制成的转子模块和6个SMB子模块。
每个飞轮转子储能125kwh,重3t,能量密度42wh/kg,运行转速为2250-4500rpm,最大外缘线速度600m/s,最大拉应力810Mpa。
SMB由YBCO块材料和稀土铁棚型高强度永磁材料构成,耗用10t的YBCO块材和5t的永磁材料。
系统效率96%。
5、日本日本已投资3500 万美元进行高温超导磁悬浮轴承飞轮储能研究, 由三菱、日立、精工等公司和多个研究所、高校组成3 个研究组合作承担。
已研制出3 种试验模型机, 并进行了储能8MW.h 容量1000kW 的飞轮储能机组的概念设计。
日本原子能研究所一座大型核融合实验炉采用了飞轮储能发电装置,其主要参数为:功率235MVA、电压18kv、电流6898A、飞轮转速420-600rpm、可释放能量为020MJ,转子为碳素钢锻造的实心圆盘,重1000t。
四、国内飞轮储能技术的发展现状目前国内从事与飞轮研究相关的单位有:清华大学工程物理系飞轮储能实验室、华北电力大学、北京飞轮储能柔性研究所(由中科院电工所、天津核工业理化工程研究院等组成) 、北京航空航天大学、南京航空航天大学、中国科大、中科院力学所、东南大学、合肥工业大学等,主要集中在小容量系列,其中,北航针对航天领域研制的“姿控/储能两用磁悬浮飞轮”已获得2007年国家技术发明一等奖。
华北电力大学和中国科学院电工研究所、河北省电力局合作, 已经开始就电力系统调峰用飞轮储能系统的课题进行研究, 预计能够取得可喜的成果。
五、结束语随着超导技术的发展和高强度复合材料的出现以及电力电子技术的新进展, 开发飞轮储能技术已经成为可能。
从经济和技术角度看, 飞轮储能机组作为一种重要的调峰手段分散接入电网是可行的。
由于飞轮机组运行控制的灵活性, 可使电力系统的运行可靠性和稳定性得到提高。
飞轮的发展方向及研究热点:1) 超大储能量、大功率飞轮的研制;2) 进一步降低储能飞轮系统的功耗;3) 系统的安全性、可靠性分析;4) 机电参数匹配问题;5) 强力充放电系统的稳定性。