飛輪儲能技術(shù)突破并網(wǎng)難題 有效提高電網(wǎng)對新能源的接納

    目前，我國電力系統(tǒng)煤電比例較高，在部分地區(qū)又主要是調(diào)峰能力比較差的供熱機組，核電發(fā)展很快但不能參與調(diào)峰，水電、燃氣發(fā)電等調(diào)峰性能優(yōu)越的電源所占比例過低，導致現(xiàn)有電力系統(tǒng)接納新能源的能力很弱。我國能源資源所在地多遠離負荷地，不得不實施風電、光電的大規(guī)模集中開發(fā)并遠距離輸送，這進一步加大了電網(wǎng)運行和控制風險。隨著國內(nèi)新能源發(fā)電規(guī)模的快速擴大，電網(wǎng)與新能源的矛盾越來越突出。

    北京航空航天大學儀器科學與光電工程學院院長房建成教授介紹說，光伏發(fā)電、風力發(fā)電等綠色新能源在我國發(fā)展迅猛，但其自身所固有的隨機性、間歇性、不可控性的特點，使得可再生能源電廠不可能像其它傳統(tǒng)電源一樣制定和實施準確的發(fā)電計劃，將給電網(wǎng)的運行調(diào)度帶來巨大壓力；同時，可再生能源的大規(guī)模接入所帶來的局部電網(wǎng)無功電壓和頻率問題、電能質(zhì)量問題等等也不容忽視，會對電網(wǎng)調(diào)峰和系統(tǒng)安全運行帶來顯著影響。“飛輪儲能技術(shù)能夠提高電網(wǎng)對可再生能源的接納能力，現(xiàn)在全球至少有3000套基于飛輪儲能的大功率綠色電源安全運行了上千萬小時”，“目前，我國的飛輪儲能技術(shù)還停留在實驗室研究階段，與國外技術(shù)水平差距在10年以上，我們必須加倍努力�！�

    在新型的儲能技術(shù)中，飛輪儲能具有諸多優(yōu)點：儲能密度大、效率高、成本低、壽命長、瞬時功率大、響應速度快、安全性能好、維護費用低、環(huán)境污染小、不受地理環(huán)境限制等，是目前最有發(fā)展前途的儲能技術(shù)之一。其原理是電能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)物體的機械能，然后進行能量存儲。在儲能階段，通過電動機拖動飛輪，使飛輪本體加速到一定的轉(zhuǎn)速，將電能轉(zhuǎn)化為機械能；在能量釋放階段，電動機作發(fā)電機運行，使飛輪減速，將機械能轉(zhuǎn)化為電能。在美國，10年前現(xiàn)代飛輪儲能電源商業(yè)化產(chǎn)品開始推廣，風險投資的大量介入，飛輪儲能技術(shù)獲得了成功應用。

    房建成教授說，飛輪儲能技術(shù)發(fā)展到一定程度后，能在很大程度上解決新能源發(fā)電的隨機性、波動性問題，可以實現(xiàn)新能源發(fā)電的平滑輸出，有效調(diào)節(jié)新能源發(fā)電引起的電網(wǎng)電壓、頻率及相位的變化，使大規(guī)模風電和太陽能發(fā)電方便可靠地并入常規(guī)電網(wǎng)，減少溫室氣體排放。

    2004年，北京航空航天大學在“863”項目的支持下研制成功國內(nèi)第一臺航天用外轉(zhuǎn)子磁懸浮儲能飛輪，2005年5月研制成功國內(nèi)第一臺內(nèi)轉(zhuǎn)子磁懸浮儲能飛輪。

    十幾年來，在國外嚴密技術(shù)封鎖的情況下，房建成教授帶領(lǐng)科研團隊堅持自主創(chuàng)新，突破了以混合磁懸浮軸承設計及控制和高速電機設計及驅(qū)動控制為核心技術(shù)的磁懸浮慣性執(zhí)行機構(gòu)技術(shù)研究，主持完成的“衛(wèi)星新型姿控儲能兩用飛輪技術(shù)”項目獲2007年度國家技術(shù)發(fā)明一等獎，申請國家發(fā)明專利90項，已授權(quán)70項，擁有全部自主知識產(chǎn)權(quán)�！�