飞轮储能在电网调频中的工程应用 27页

飞轮储能技术在电力储能领域中的应用现状摘要：国内E轮储能系统主要在轨道交通（盾石磁能）以及UPS（北京泓慧）等领域实现了应用，在电力系统领域内的应用案例较少。

飞轮储能技术概况人类对飞轮的认识可以追溯到2000多年前，当时陶工所用的转轮被认为是飞轮最早的应用。

进入20世纪90年代以后，飞轮储能受到了广泛的重视，并得到了快速发展，已经出现了很多高性能的产品。

美国、日本、法国、英国、德国、荷兰、俄罗斯、西班牙、韩国、中国、印度、瑞士、加拿大和意大利等国都在进行研究和开发工作。

其中美国投资最多，规模最大，进展最快。

美国Active Power 公司的100KW-2000kW Clean Source 系列UPS E轮储能系统、Penta dyne 公司的65KVA-1000kVA VSS 系列UPS E轮储能系统、Beacon Power 公司的25MW Smart Energy Matrix＞波音公司Phantom XJ采用高温超导磁浮轴承的100kW/5kWh 飞轮储能装置，以及SatCon Technology公司的315-2200kVA系列Rotary UPS 飞轮储能系统，已经开始应用于电力系统、备用电源、交通工具、航天航空、军工等领域。

国内E轮研究起步较晚，20世纪80年代国内机构开始关注飞轮储能技术，90年代开始关键技术基础研究，早期从事飞轮储能技术研发的单位有：北京飞轮储能（柔性）研究所、核工业理化工程研究院、中科院电工研究所、清华大学、华北电力大学、北京航空航天大学、中科院长春光学精密机械与物理研究所等，LI前国内也有公司开始运营从事飞轮储能系统的实际应用开发，包括沈阳微控新能源技术有限公司、北京泓慧国际能源技术发展有限公司、北京奇峰聚能科技有限公司、中核集团核工业西南物理研究院、二重德阳储能科技有限公司、盾石磁能科技有限责任公司、上海航天控制技术研究所、贝肯新能源（天津）有限公司、大连亨利科技有限公司等，并且有部分飞轮产品已经投入示范应用，包括在石油钻井行业、轨道交通领域、UPS备用电源等领域。

1飞轮储能技术的构成分析飞轮储能装置作为核心组成部分,承担着能量转换和储存的重要任务,其构成涉及多个关键组件,每个组件都发挥着特定的功能,共同实现飞轮储能系统的高效运行目标。

1.1飞轮飞轮是飞轮储能装置的核心部件,负责储存和释放机械能。

通常采用高强度材料制成,如碳纤维复合材料或高强度金属合金,以承受高速旋转时产生的离心力和应力。

飞轮的设计应考虑质量、形状和平衡性等因素,以确保在旋转过程中的稳定性和安全性。

1.2轴承系统轴承系统是飞轮与储能装置之间的连接和支撑结构,用于支持飞轮的旋转,并降低能量损失。

通常采用高精度轴承,如磁悬浮轴承或气体轴承,以减少摩擦和能量损耗。

轴承系统还具备抗震、抗振和冷却等功能,以提高系统的稳定性和效率。

1.3驱动系统驱动系统负责为飞轮提供动力,将电能转化为机械能。

通常包括电机、传动装置等组件。

电机通过电能输入,将轴承系统与飞轮连接起来,并通过传动装置将电机的旋转动力传递给飞轮,使其开始高速旋转。

1.4真空容器真空容器用于将整个飞轮储能装置封闭在一个低压环境中,以减少空气阻力和能量损失。

它不仅具有优良的隔热性能,能防止热量的传递和损失,同时还能提供必要的机械支撑和保护,确保飞轮在旋转过程中的稳定性和安全性。

1.5控制与监测系统控制与监测系统是飞轮储能装置的智能化核心,用于实时监测飞轮储能装置的状态和性能,并对其进行控制和管理。

该系统包括传感器、数据采集单元、控制器和监测软件等组件。

传感器负责测量飞轮的转速、温度、压力等参数,并将数据飞轮储能技术及其应用场景探讨Discussion on Flywheel Energy Storage Technology and Its Application Scenarios仝雨鑫，王春雷，刘新宇，于爱滨（中建中环新能源有限公司，南京210000）TONG Yu-xin,WANG Chun-lei,LIU Xin-yu,YU Ai-bin(China Construction Zhonghuan New Energy Co.Ltd.,Nanjing210000,China)【摘要】介绍了飞轮储能技术的构成，分析了飞轮储能技术在电力系统、交通运输和可再生能源领域的应用。

飞轮物理储能系统分析及应用随着人们生活质量在不断提高，对于电力的需求在不断加大，随着储能技术日趋成熟和成本快速下降，中国储能产业快速发展，逐步从研发示范向商业化阶段过渡，但整体来看储能产业还处于发展初期阶段，仍存在发展前景不明晰、技术标准不完善、商业模式和市场机制不清晰等问题。

从发展规模、技术经济性、产业链等方面总结中国储能发展现状，基于“源-网-荷-储”协调规划理论，从宏观层面展望新能源大规模发展形势下中长期储能发展前景，研究储能在电力系统中的合理运行方式、与新能源消纳关系等重要问题;从微观层面对储能在电源侧、电网侧和用户侧等场景的应用关键问题及发展对策进行分析，并提出相关建议，为推动中国储能产业健康发展提供参考。

标签：飞轮储能系统;交流侧储能;直流侧储能;储能前景分析1、引言通过对相关一系列储能技术进行分析和研究，就能对我国电力系统在实际运行过程中的状况进行全面的了解。

通过运用新能源，能科学有效的处理能源大规模缺乏这一问题。

在对系统自身稳定性进行加强的基础上，还能对其全面性给予保证，进一步提高功率在波动过程中的指令，加强电能质量，对出现的问题进行科学处理。

现阶段无论是储能系统的前期规划，还是中期进行推动的过程，都能加强经济性，对资源配置进行不断优化的基础上，还能保证不同场合的储能系统都能得到科学有效的运用。

2、飞轮物理储能系统简介飞轮储能系统是一种机电能量转换的储能装置，突破了化学电池的局限，用物理的方式实现储能，通过电动机/发电机互逆式双向电机，实现电能与高速旋转的飞轮的机械动能之间的相互转换与存储，并通过电力电子设备实现与不同系统之间的接入与控制。

当充电时，采用电动机工作模式，电能通过电力转换器变换后驱动电机运行，电动机带动飞轮加速旋转，将电能转变为机械能存储，完成充电过程;当放电时，采用发电机工作模式，利用发电机将飞轮高速旋转的动能转变为电能，经电力转换器输出适用于负载的电流与电压，完成放电过程。

飞轮储能在电力系统的工程应用飞轮储能在电力系统的工程应用2018年底的统计数据表明，新能源发电装机首超水电，跃居我国第二大发电形式，但新能源本身固有的随机性和波动性对电网的稳定带来了挑战，并且新能源机组对电网调峰、调频的贡献可以忽略不计。

建设一定规模以飞轮储能为代表的电网级灵活调节资源是应对这一挑战的途径之一，飞轮储能的工程价值则通过调频辅助服务市场等典型应用场景得以体现。

本文通过对近年来飞轮储能工程项目进展情况的跟踪，介绍了飞轮储能技术的主要子系统及各大公司和研究机构的技术路线，归纳出飞轮储能在电力系统的工程应用主要包括电网调频、新能源消纳和微电网支撑等，应用于新能源消纳时飞轮储能有平滑出力和无功补偿等多种工作模式，可以弥补新能源发电的不确定性。

但与功率型电池储能技术相比，制约飞轮储能技术大规模应用的瓶颈在于初始投资成本过高，电网级飞轮储能技术的发展方向应为更高的性价比，这样才能获得应有的市场份额。

关键词：飞轮储能；工程应用；二次调频；无功补偿最近十年来，新能源发电迅猛增长，到2018年底，新能源发电以18.89%的渗透率，跃居我国第二大发电形式。

但新能源发电本身难以调峰调频，需要配套其他灵活电源为其服务，如西北地区就采取基于风火打捆或光火打捆的直流特高压外送方式。

一方面特高压输电一定程度上解决了送电电网新能源消纳的问题，但同时也对受端电网的安全稳定运行带来了挑战，如2018年3月21日直流闭锁导致巴西特大停电事故，2015年9月锦苏直流特高压线路发生闭锁故障，导致电网频率最大波动达0.44 Hz。

限于我国灵活调节机组的占比有限，燃煤机组不得不扛起深度调峰和电网调频的重任，但深度调峰时机组最主要的矛盾是燃烧稳定性，这与调频发生冲突，如何解决这一系列的问题对于电网调度部门和电源侧来说尤为重要。

国外发达国家的电源结构比较合理，灵活电源占比较大，电网稳定性较高，电能质量较好，如同样采用频率合格率指标，澳大利亚要求网频波动超过0.1 Hz 的时间不大于1%，而我国在2008版电能质量国标中规定，网频波动超过0.2 Hz 的时间不能大于2%，我国电能质量仍有提高的空间。

电网对新能源的接纳中飞轮储能技术的应用研究摘要：随着社会不断进步，科技飞速发展，飞轮储能技术应运而生，逐渐被应用到电网对新能源接纳中，极大地提高了电网接纳新能源能力以及整体运营效益。

因此，本文从不同角度入手客观分析了电网对新能源的接纳中飞轮储能技术的应用。

关键词：电网新能源接纳飞轮储能技术应用一、飞轮储能技术在21世纪，随着不同行业、领域迅猛发展，能源需求大幅度增加，能源日渐紧张，能源问题已成为不可忽视的关键性课题之一，急需要大力发展先进的“节能、储能”技术。

就飞轮储能技术而言，属于当下新型的高效机械储能技术，将太阳能、风能等科学转化为飞轮旋转动能并进行储存，具有多样化的优势，比如，较高的储能效率、对环境零污染，较大的储能密度。

在20世纪50年代，飞轮储能技术已被提出，但受到相关条件限制，比如，硬件设备、技术水平，飞轮储能技术发展速度较慢。

在20世纪80年代初期，相关技术研究进一步加深，比如，高温超导磁悬浮技术、现代电力电子技术，在一定程度上推动了飞轮储能技术的发展。

随后，新能源发电技术不断发展，智能电网建设力度不断加大，飞轮储能技术已成为世界范围内关注的焦点，已成为研究的热点之一。

简单来说，飞轮储能系统就是机械电池，采用动能形式储存能量，由多种元素组合而成，比如，高速飞轮、轴承、控制设备，各具特点，各自发挥着不同作业。

在飞轮系统储能过程中，工频电网所提供的电能会在功率电子变换器作用下，驱动电机，迅速带动飞轮高速旋转，将能量以动能形式储存到飞轮中，实现电能、机械能二者间的转换，顺利完成能量储存全过程。

相应地，下面便是飞轮储能装置结构图。

飞轮储能装置结构图二、电网对新能源的接纳在经济发展的浪潮中，可持续发展战略的提出尤为重要，大力发展新能源项目已成为其必不可少的关键性组成部分。

当下，我国根据能源使用情况，出台了关于新能源的相关政策，这也是我国实施“节能、减排”绿色能源方针的有效途径。

随之，我国对有着丰富太阳能以及风能的地区提出了针对性要求，借助多样化政策，大力支持这些地区建设大规模的风电基地、光伏基地，也就是说，在电网接纳能力允许情况下，尽量全额收购绿色能源所发电力，在一定程度上降低一次能源方面的具体消耗，最大化增加清洁能源比重，达到“节能、降耗”的目的，有效缓解当下日益加重的能源危机，有效满足地区不同行业以及领域在能源方面的客观需求，促进其健康稳定发展。

大功率磁悬浮飞轮储能技术火电机组储能辅助调频项目应用介绍目录CONTENT03飞轮储能解决方案重点介绍泓慧公司飞轮储能参与AGC 调频的技术方案01火电机组AGC 调频介绍电力负荷分类、危害、调频目的及方式02火电机组AGC 调频问题介绍火电机组自身情况及采用电池辅助调频的问题04预期效果及收益介绍飞轮储能参与调频后的效果及收益情况分析1 电力负荷的分类第一类： P1，幅度很小，周期很短，一般小于10s，具有随机性，为微小变动分量；第二类： P2，变化幅度较大，周期大约在10s至2~3min之间，属于冲击性的负荷变动；第三类： P3，长周期分量，周期大约在2~3min至10~20min之间，由生产、生活和气象等引起的负荷变化，规律性，可预测。

2 频率不稳定的危害对用户侧的影响电气设备对发电厂的影响对系统的影响产品质量降低生产效率降低汽轮机叶片谐振（低频）辅机功能下降（通风量等）发电机解列互联电力系统解列3 火电机组调频目的——电网频率控制根据电网频率偏离50Hz的方向和数值，实时在线地通过发电机组的调速系统（一次调频）自动发电控制系统（二次调频），调节发电侧的供电功率以适应负荷侧用电功率的变化，达到电网发/用电功率的平衡，从而使电网频率稳定在50Hz 附近的一个允许范围内，如南方电网要求误差为±0.1Hz。

4 火电机组调频方式4 火电机组调频方式（2）二次调频（AGC）：自动发电控制，由网调在远方输入负荷指令，本地的机组根据负荷指令，自动计算锅炉主控和汽机主控以及向协调控制发出负荷变化的指令。

5 火电机组调频方式第一类负荷，由一次调频实现第二类负荷，由二次调频实现第三类负荷，由三次调频实现区别u 一次调频：汽轮机转速控制或调节器；u 二次调频：改变调速系统给定值来改变输出功率；u 三次调频：负荷曲线预测值，对发电厂进行经济性分配。

1 火电机组调频存在的问题2 火电机组调频四个关键参数2 火电机组调频四个关键参数2 火电机组调频四个关键参数（1） 调节速率2 火电机组调频四个关键参数2 火电机组调频四个关键参数（2） 响应时间2 火电机组调频四个关键参数2 火电机组调频四个关键参数（3） 调节精度2 火电机组调频四个关键参数2 火电机组调频四个关键参数2 火电机组调频三个关键点Kp值相关的三个关键时间段：u机组延迟时间：T1~T2u机组响应速率：T2~T3u机组调节精度：T3~T4Kp值相关的两个关键节点：u响应死区u调节死区火电机组跟踪一个AGC指令正常工作状态3 火电机组调频问题现象现象：响应延迟响应速率慢反向、单向调节调节偏差（超调，欠调）结果：Kp值性能指标低AGC补偿效果差、收益低机组磨损和故障率增加机组寿命和性能降低火电机组跟踪一个AGC指令非正常工作状态4 火电机组调频问题原因分析影响响应时间的因素影响调节速率的因素影响调节精度的因素煤量和一次风量加载延迟：1、锅炉响应的迟延主要发生在制粉过程延迟影响调节时间的因素：1、提高机组的变负荷速率设定值2、数据通讯与转换3、DCS的数据扫描与处理周期4、控制指令的运算5、汽轮机和锅炉对负荷的响应负荷调节的不灵敏区：1、为了降低AGC指令频繁变化对机组稳定性的影响，协调控制系统都设计有AGC指令和机组负荷目标值的不灵敏区。

飞轮储能技术在电网调频中的应用在电力系统中，频率质量是电能质量中的重要指标,频率超出允许范围会破坏系统稳定性,影响电网运行安全，因此,频率控制是保证电网安全稳定运行的重要环节。

随着人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾日益凸显，能源转型的速度逐渐加快，越来越多的间歇式清洁能源大规模并网,绿色电力能源的占比不断提高，但与此同时，也给电网频率控制带来了新的难题,由于传统调频能力有限，已不能很好的满足现有电网调频的需求。

在此背景下，飞轮储能技术开始进入人们的视野，并逐渐被人们所认可。

性能对比传统调频手段主要集中在火电机组及水电机组，对水电机组来说，其调节特性较好，但水电机组的建设受地理位置的限制较大，其运行方面又受丰水期和枯水期的影响，故而水电机组的调频容量远远不足；对于火电机组来说，其调节速率有限，要想达到更好的调节效果，就必须有一定的旋转备用容量且多台机组同时参与调节，这样一来，一方面火电机组无法工作在最经济的工况，煤耗增加；另一方面由于旋转备用容量的增加，机组利用率下降，造成闲置资本增加，提高了电力企业的供电成本。

而飞轮储能，就可以弥补上面说到的传统调频手段的不足，具体的优势如下：功率密度大、快速充放电：300kW/2kWh的飞轮产品，意味着“充放电倍率”可达150C，毫秒级响应速度；使用寿命长：循环充放电次数可达上千万次，理论寿命超过20年，并且储能容量不会随充放电次数的增加而衰减；工作范围宽：对环境温度没有严格要求，对飞轮本体无需建设空调机房；能量转换效率高：电能动能之间的转换效率高于95%，储能系统综合效率约90%；低损耗、低维护：磁悬浮和真空环境使机械损耗可以被忽略，飞轮本体无需维护，系统整体维护周期长；可精确测量和控制：飞轮储能可精确测量转子转速从而精确推算出“剩余电量”，实现精确控制；安全环保：飞轮储能98%以上的材料都是钢材，无化学物质释放，无化学爆炸等安全隐患，从生产到应用的整个环节对环境友好；大规模制造成本大幅下降：飞轮主要材质为钢材，大规模制造后成本急剧下降，无限接近钢材成本；残值高：“废旧飞轮电池”可直接回收利用，回收工艺简单，残值高。

飞轮储能系统在电网峰谷调节中的应用研究随着电力需求的不断增长，电网的稳定性和可靠性成为当今社会亟待解决的问题。

为了应对电网的峰谷电量不平衡问题，以及储能技术的发展，飞轮储能系统越来越被广泛关注和研究。

飞轮储能系统是一种通过将电能转化为机械能并储存在旋转的飞轮中，然后在需要的时候将机械能再次转化为电能的储能技术。

与传统的蓄电池储能系统相比，飞轮储能系统的充放电效率更高，同时具有快速响应和高功率输出的特点。

在电网峰谷调节中，飞轮储能系统可以发挥重要作用。

电网通常存在着尖峰和谷电量之间的不平衡，尖峰期间电网供电压力大，而谷期则存在闲置的电力。

通过将飞轮储能系统与电网相连接，可以在谷期将电能存储到飞轮中，然后在尖峰期释放储能，以满足尖峰期间的电力需求，从而实现电网的动态调节。

飞轮储能系统最大的优势之一是其快速响应能力。

与传统的储能系统相比，飞轮储能系统的响应速度更快，可以在几毫秒内完成充电和放电操作，因此在电网峰谷调节中能够更加灵活地应对电力负荷的变化。

这种快速响应能力使得飞轮储能系统成为解决电网频繁起伏的理想选择。

此外，飞轮储能系统还可以提供高功率输出。

传统的储能系统对功率输出的要求相对较低，而飞轮储能系统能够提供高达数百兆瓦的功率输出，使其在电网峰谷调节中具有较大的潜力。

通过在尖峰期间释放储能，飞轮储能系统可以快速平衡电网的负荷，有效地解决电网供电压力过大的问题。

然而，飞轮储能系统也存在一些挑战和限制。

首先，飞轮储能系统的造价相对较高，且体积较大，需要占用较大的空间。

这使得在现有的电网中广泛应用飞轮储能系统面临一定的经济和技术难题。

其次，飞轮储能系统的寿命有限，旋转部件的磨损和疲劳会限制其使用寿命。

因此，如何提高飞轮储能系统的可靠性和寿命也是需要进一步研究的问题。

为了解决以上问题，研究人员正在开展相关的应用研究。

一方面，通过技术创新和成本降低，飞轮储能系统的商业化进程正在加速。

研究人员正在致力于提高飞轮储能系统的性能和效率，并寻找更加可靠和经济的材料和设计。

新型储能“飞轮储能”有效解决新能源一次调频！中共中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》10月24日正式发布。

意见要求，加快构建清洁低碳安全高效能源体系，强化能源消费强度和总量双控，做好产业布局、结构调整、节能审查与能耗双控衔接，对能耗强度下降目标完成形势严峻的地区实行项目缓批限批、能耗等量或减量替代。

“双碳”目标是为应对全球气候变化作出中国贡献的雄心宣示。

实现“双碳”目标的关键在于促进可再生能源发展，促进可再生能源发展的关键则在于消纳。

近年来，我国可再生能源迅猛发展，但电力系统灵活性和调节能力与之并不能相匹配，制约高比例新能源发展。

把握产业发展趋势,发力新能源新能源的优点是绿色环保，不发生化学反应，不向环境中排放碳和污染物，对气候和生态友好，但是随着随机性、波动性和间歇性的风能和光伏发电为主的可再生能源在电源结构中占比持续增长，电力系统在运行中呈现“双高”的特点。

支撑高比例新能源并网、提高电网运行安全性和可靠性，电力系统灵活调节能力至关重要，直接关系着电力系统平衡安全全局、决定新能源消纳利用水平。

电力系统中调峰资源相对充足，但对高比例新能源的高波动性和短时调频资源越来越紧张。

可建设调频电站，满足可以快速功率响应、一次调频、二次调频、动态调压。

此外通过惯量控制，还可以有效提高电力系统抗扰动能力，促进新能源消纳。

快速功率响应一次调频，二次调频功能，动态调节及电力系统抗扰动能力，可提高电网运行的稳定性、安全性、可靠性，从而提高电网运营的经济效益及社会效益。

新型储能飞轮储能调频装置，可以提升发电侧惯量响应能力与一次调频能力，平滑功率输出、能量搬移、微电网提供辅助服务，减少弃风弃光率，提升电网对新能源的接入能力，保障电网安全。

对于独立运行风电系统,飞轮储能系统作为能量储存环节,可提高风能利用率和独立风电系统的电能质量;对于并网运行风电系统,飞轮储能电机作为并网风电机组输出功率补偿环节,可改善风电机组输出的稳定性。

飞轮储能技术在新能源发电领域的应用发布时间：2023-07-05T01:38:46.854Z 来源：《科技潮》2023年9期作者：罗浩[导读] 当前在传统电网运行过程中面临的挑战相对较多，例如输电模式无法满足分布式发电的实际需求以及电网运行不稳定等，针对此问题必须要采取合理的控制措施，并且要加大对储能技术的研究力度，确保在输电过程中可以提高其整体的可靠性及稳定性。

北京外企人力资源服务江苏有限公司南京 210000摘要：随着国民生活水平的不断提高，其对于电力能源的依赖性越来越强，因此需要加大对新能源发电领域的研究力度，并且明确在相关发电过程中存在的不稳定因素。

通过调查研究分析发现，在风能、太阳能以及光伏发电系统运行过程中，经常会出现发电不稳定问题，针对此现象研究出了飞轮储能技术，进而提高新能源发电的稳定性和安全性。

基于此，本文则通过分析风电及光伏发电并网存在的问题，探究飞轮储能技术的具体应用。

关键词：飞轮储能技术新能源发电风能光伏发电引言：当前在传统电网运行过程中面临的挑战相对较多，例如输电模式无法满足分布式发电的实际需求以及电网运行不稳定等，针对此问题必须要采取合理的控制措施，并且要加大对储能技术的研究力度，确保在输电过程中可以提高其整体的可靠性及稳定性。

针对电网的不稳定性运行问题需要明确其主要原因，尤其是对于新能源发电领域来说，要加大对局部电网储能系统的研究力度，进而解决不稳定并网问题。

一、新能源发电并网存在的问题分析当前在我国新能源发电领域中，主要包含了风力发电、光伏发电以及太阳能发电等，但是通过对其整体的发电效果进行全面分析发现，在并网运行的过程中，经常会出现电网安全性和稳定性不足等问题，同时还有部分电力企业会将风力发电和光伏发电等称为垃圾电和劣质电，影响了电力系统的稳定供电。

通过深入研究，发现其存在的并网问题主要体现在以下几点。

首先对电网的调度会产生一定影响，因为风力发电和光伏发电属于不可控能源，所以需要依据自然状况，判断其发电状态和发电量，同时又因为光照和风速的不稳定性相对较强，所以在并网后经常会出现较多的扰动源，进而增加发电的不稳定性和发电调度的难度。

飞轮储能技术在电网调频中的应用在电力系统中，频率质量是电能质量中的重要指标,频率超出允许范围会破坏系统稳定性,影响电网运行平安，因此,频率掌握是保证电网平安稳定运行的重要环节。

随着人民日益增长的美妙生活需要和不平衡不充分的进展之间的冲突日益凸显，能源转型的速度渐渐加快，越来越多的间歇式清洁能源大规模并网,绿色电力能源的占比不断提高，但与此同时，也给电网频率掌握带来了新的难题,由于传统调频力量有限，已不能很好的满意现有电网调频的需求。

在此背景下，飞轮储能技术开头进入人们的视野，并渐渐被人们所认可。

性能对比传统调频手段主要集中在火电机组及水电机组，对水电机组来说，其调整特性较好，但水电机组的建设受地理位置的限制较大，其运行方面又受丰水期和枯水期的影响，故而水电机组的调频容量远远不足；对于火电机组来说，其调整速率有限，要想达到更好的调整效果，就必需有肯定的旋转备用容量且多台机组同时参加调整，这样一来，一方面火电机组无法工作在最经济的工况，煤耗增加；另一方面由于旋转备用容量的增加，机组利用率下降，造成闲置资本增加，提高了电力企业的供电成本。

而飞轮储能，就可以弥补上面说到的传统调频手段的不足，详细的优势如下：功率密度大、快速充放电：300kW/2kWh的飞轮产品，意味着“充放电倍率”可达150C，毫秒级响应速度；使用寿命长：循环充放电次数可达上千万次，理论寿命超过20年，并且储能容量不会随充放电次数的增加而衰减；工作范围宽：对环境温度没有严格要求，对飞轮本体无需建设空调机房；能量转换效率高：电能动能之间的转换效率高于95%，储能系统综合效率约90%；低损耗、低维护：磁悬浮和真空环境使机械损耗可以被忽视，飞轮本体无需维护，系统整体维护周期长；可精确测量和掌握：飞轮储能可精确测量转子转速从而精确推算出“剩余电量”，实现精确掌握；平安环保：飞轮储能98%以上的材料都是钢材，无化学物质释放，无化学爆炸等平安隐患，从生产到应用的整个环节对环境友好；大规模制造成本大幅下降：飞轮主要材质为钢材，大规模制造后成本急剧下降，无限接近钢材成本；残值高：“废旧飞轮电池”可直接回收利用，回收工艺简洁，残值高。

飞轮储能技术在电力系统中的应用(四川大学四川成都610065)摘要：本文分析了储能技术在电力系统发展和变革中的地位和作用，粗略介绍了四大类储能技术。

详细介绍了飞轮储能技术的基本原理、技术特点、发展现状、存在的主要问题及需要突破的关键技术等进行了较全面的综述。

对飞轮储能技术用于电力系统调峰的必要性和可行性进行了分析, 并和目前技术成熟的抽水蓄能电站进行了比较。

对一个电力系统进行了静态稳定潮流计算, 结果表明, 飞轮储能机组可以提高电力系统的静态稳定性, 还可提高电力系统的暂态稳定性和供电可靠性。

关键词：电力系统；储能；飞轮储能；调峰；系统稳定0 引言储能技术已被视为电网运行过程中“采一发一输一配一用一储”六大环节中的重要组成部分。

系统中引入储能环节后，可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷，不仅可以更有效地利用电力设备，降低供电成本，还可以促进可再生能源的应用，也可作为提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。

储能技术的应用必将在传统的电力系统设计、规划、调度、控制等方面带来重大变革。

飞轮储能技术是将能量以飞轮的转动动能的形式来存储，当飞轮储存能量时, 飞轮储能系统作为电动机运行, 飞轮加速。

当飞轮释放能量时, 飞轮储能系统作为发电机运行, 飞轮减速。

其在电力系统中的应用越来越成熟，主要应用于对电力系统和提高系统的稳定性。

1 储能技术的定位和作用传统能源的日益匮乏和环境的日趋恶化，极大地促进了新能源的发展，其发电规模也快速攀升。

以传统化石能源为基础的火电等常规能源通常按照用电需求进行发电、输电、配电、用电的调度；而以风能、太阳能为基础的新能源发电取决于自然资源条件，具有波动性和间歇性，其调节控制困难，大规模并网运行会给电网的安全稳定运行带来显著影响。

储能技术的应用可在很大程度上解决新能源发电的随机性和波动性问题，使间歇性的、低密度的可再生清洁能源得以广泛、有效地利用，并且逐步成为经济上有竞争力的能源。

8、《一次调频用飞轮储能装置接入技术规
范》
包括接入电网测试项目包括电网适应性测试、功率控制测试、低电压穿越测试、高电压穿越测试、电能质量测试、保护功能测试、充放电响应时间测试、充放电调节时间测试、充放电转换时间测试、额定能量测试、额定功率能量转换效率测试、飞轮超速测试、飞轮故障跌落测试、冗余电源测试、多机电压均衡度测试、多机功率均衡度测试、多机响应均衡度测试，以及磁悬浮轴承运行状态检查、水平度测量、高频次满功率循环充放电测试、高频次切换充放电测试、通信测试的规定。

其中新增描述飞轮储能系统产品测试项，主要包括：
飞轮超速测试：主要验证飞轮储能系统的安全余量。

飞轮故障跌落测试：主要验证飞轮储能系统在非正常工况条件下的安全性能和再使用性能。

冗余电源测试：主要验证飞轮储能系统在系统失电时的磁悬浮控制系统的安全运行性能。

多机电压均衡度测试、多机功率均衡度测试、多机响应均衡度测试：主要验证飞轮储能系统多机阵列的同步性能。

磁悬浮轴承运行状态检查、水平度测量、高频次满功率循环充放电测试、高频次切换充放电测试：主要验证飞轮运行性能。

通信测试：包括通信基本测试和状态及参数传输测试。

飞轮储能在电网调频等领域的应用探索
北极星储能网讯:飞轮储能的基本原理：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，将飞轮动能转换成电能;通过飞轮的升速和降速，实现了电能的存入和释放。

飞轮组成：高速飞轮、电机、轴承、机壳、充放电控制器
储能元件功率/能量特性
储能单元性能指标比较
飞轮储能优点：储能密度高(数倍镍氢电池);能量转换效率高(90%以上);无过充/放电问题，(化学电池不能深度充电、放电);长寿命(20 年);容易测量放电深度(转速);充电时间较短(分钟);对环境友好(无污染);飞轮储能与超级电容有类似性能，分秒/兆瓦级储能。

飞轮储能缺点是自放电率高，解决办法是真空、惰性气体。

高速飞轮储能关键技术涉及材料、动力学、电机、控制、微电网等学科领域。

1、飞轮材料和结构技术：轴系动力学;复合材料飞轮工艺学。

2、低损耗轴承技术：主动式磁悬浮轴承(AMB);混合磁轴承(离心机轴承技术);高温超导体和永磁组成的超导磁轴承，即被动式磁轴承(PMB)(研究)。

3、高效能量转换技术：大惯性飞轮系统的充放电控制技术;飞轮储能单元的并联技术。

4、高速飞轮电机技术：真空条件下的高速永磁电机的损耗分析及优化设计、散热设计。