飞轮储能如何安全高效

作者: 李惠钰

来源: 中国科学报

发布日期: 2021-08-30

飞轮储能作为一种物理储能方式,通过高速旋转的飞轮转子实现能量存储,具有快速充放电、高功率密度和长寿命等优势,但也存在安全隐患。尽管我国在飞轮储能技术研究方面起步较早,但在大容量功率型飞轮储能产品的研发上仍面临技术瓶颈,需要国家在关键技术研发领域加大投入,推动技术突破和产业发展。

储能又出事了。不同于以往多次发生的电化学储能起火事件,此次意外是由高速转动的“飞轮”引起的机械事故。8月19日,北京泓慧国际能源发展有限公司正在进行一场飞轮科技实验,在此过程中,实验设备意外脱落,击中该公司多名员工,造成人员伤亡。这场“夺命”的科技实验再次敲响储能安全的警钟,同时也将“飞轮储能”这一相对小众的物理储能技术带到了聚光灯下。

与以往我们熟悉的电池等化学储能不同,飞轮储能是一种比较传统的物理储能方式,原理也很简单,就是利用旋转体高速旋转时的动能实现能量存储。华北电力大学能源动力与机械工程学院教授柳亦兵对《中国科学报》解释道,飞轮储能系统的旋转体由同轴的飞轮转子和双向电机转子组成。双向电机既是电动机,又是发电机。

作为电动机可以驱动飞轮加速旋转,将电能转换成动能,进行“充电”;作为发电机又可将动能转换成电能,降低飞轮转速,进行“放电”。

虽然有一定的安全风险,但飞轮储能这一“疯狂的陀螺”仍然能够飞速“转”出一片应用市场。不久前,我国《能源技术革命创新行动计划(2016—2030年)》中的兆瓦级飞轮储能技术应用就取得重大突破——首次将飞轮储能应用到电气化铁路领域。可以说,相比于电化学储能,飞轮储能具有很多独特优势。

飞轮储能虽然听起来比较陌生,但我国自上世纪90年代就已经开展相关技术研究,走在前列的有上海航天控制技术研究所、清华大学、北京航空航天大学、华北电力大学等单位。但是与国外相比,我国自主研发的飞轮储能技术及工程应用还相对落后。多数公司主要生产容量较小的飞轮储能设备产品,充放电时间也比较短。

对此,他建议,国家一方面应该在关键技术研发领域加大投入,通过精准资助国内从事该类产品生产的企业,与从事相关研究的高校深入开展校企合作,突破技术瓶颈,不断提升产品技术水平,实现科技成果真正落地示范,为新型电力系统提供高可靠性、性能优质的飞轮储能产品;另一方面,应尽快明确储能在电力系统的定位,根据承担的辅助服务业务,制定合理细化的收益支持政策,使从事储能的厂商具有可以预期的投入产出效益,促进储能事业的健康发展。

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