智能電網(wǎng)之飛輪儲(chǔ)能應(yīng)用

電網(wǎng)頻率的變動(dòng)和偏差，對(duì)用戶(hù)和原動(dòng)機(jī)的影響和危害是眾所周知的。電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，是供電質(zhì)量的重要指標(biāo)。為了保證電網(wǎng)的可靠性與有效性，各電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)部門(mén)必須使其區(qū)域的電網(wǎng)頻率非常接近于50赫茲(Hz)。而只有當(dāng)電力供應(yīng)能夠滿(mǎn)足負(fù)載需求時(shí)，電網(wǎng)頻率才能維持在一個(gè)穩(wěn)定的水平。因此，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)者一直在尋找能夠通過(guò)改變發(fā)電容量來(lái)滿(mǎn)足負(fù)載需求從而使頻率保持穩(wěn)定的方法。

目前，我國(guó)主要是通過(guò)大型的水電站來(lái)進(jìn)行調(diào)頻。他們通過(guò)不斷的增加或減少發(fā)電量來(lái)響應(yīng)頻率的變化。但是并不是所有的發(fā)電設(shè)備都能夠在這種環(huán)境下可靠的工作。另外，不斷地改變發(fā)電容量也會(huì)增加設(shè)備磨損、燃料使用、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用、能量損失、以及CO2和其他廢物的排放。

在過(guò)去的10年內(nèi)，美國(guó)的公司已經(jīng)把飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)用于電網(wǎng)調(diào)頻，并且取得了良好的效果。與傳統(tǒng)的變頻方式相比，利用飛輪儲(chǔ)能調(diào)頻具有響應(yīng)快、噪音小、運(yùn)營(yíng)成本低、維護(hù)費(fèi)用低、零CO2溫室氣體、無(wú)其他排放物等優(yōu)勢(shì)。

飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，核心部件是一個(gè)飛輪轉(zhuǎn)子，以一種強(qiáng)度高、重量輕的石墨和玻璃纖維復(fù)合材料制成，用樹(shù)脂膠合。轉(zhuǎn)子安裝在金屬輪轂和軸上，懸浮在組合使用永磁鐵和電磁鐵的磁性支架上，在幾乎無(wú)摩擦的環(huán)境中運(yùn)行。

裝在軸上的還有一臺(tái)獨(dú)特的飛輪電動(dòng)機(jī)兼發(fā)電機(jī)。當(dāng)系統(tǒng)處在充電狀態(tài)時(shí)，該機(jī)器是臺(tái)電動(dòng)機(jī)，起著負(fù)荷的作用。從市政電網(wǎng)汲取的能量驅(qū)動(dòng)永磁電動(dòng)機(jī)，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)并逐步加速到每分鐘16000轉(zhuǎn)，能量以動(dòng)能的方式儲(chǔ)存起來(lái)。而當(dāng)系統(tǒng)收到要求供電的信號(hào)、進(jìn)入放電狀態(tài)時(shí)，該機(jī)器是臺(tái)發(fā)電機(jī)，飛旋的轉(zhuǎn)子以慣性動(dòng)能驅(qū)動(dòng)它，發(fā)出的電力回饋給電網(wǎng)。因此可以說(shuō)，這個(gè)飛輪系統(tǒng)本身是個(gè)能量“電池”，高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)儲(chǔ)存能量，需要時(shí)減速即可發(fā)電。

飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)越性還包括：作為智能電網(wǎng)的一部分，能遙控，能檢測(cè);20年生命周期中完成數(shù)十萬(wàn)次充電-發(fā)電循環(huán)，按無(wú)維護(hù)操作而設(shè)計(jì)、建造;不需要燃料，不含危險(xiǎn)化學(xué)物，避免潛在的地面污染。這些，都使其被譽(yù)為真正的可持續(xù)技術(shù)解決方案，受到行家的關(guān)注。