中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2022年6月17日，中國(guó)第三艘航空母艦福建艦正式下水，中國(guó)海軍步入三航母時(shí)代。福建艦由我國(guó)完全自主設(shè)計(jì)建造，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)突破，其中包括電磁彈射技術(shù)，而電磁彈射中的儲(chǔ)能系統(tǒng)采用的就是飛輪儲(chǔ)能。
在航空母艦中，為了在一瞬間將飛機(jī)彈射出去，彈射裝置需要非常高的功率，即使是核動(dòng)力航母所能提供的發(fā)電功率也都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此，航母中必須事先儲(chǔ)存好能量，等到飛機(jī)彈射需要時(shí)才能在短時(shí)間內(nèi)釋放出足夠的動(dòng)能以供使用。飛輪儲(chǔ)能很好地解決了這一問(wèn)題。
飛輪儲(chǔ)能，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是先利用電能驅(qū)動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為飛輪中的動(dòng)能儲(chǔ)存起來(lái)。然后再在需要的時(shí)候釋放飛輪，利用飛輪的慣性拖動(dòng)電機(jī)發(fā)電，將儲(chǔ)存起來(lái)的動(dòng)能再轉(zhuǎn)化為電能輸出。與蒸汽彈射技術(shù)通過(guò)蒸汽機(jī)推動(dòng)滑塊相比，飛輪儲(chǔ)能能量利用效率更高、啟動(dòng)時(shí)間更快，有了飛輪儲(chǔ)能提前儲(chǔ)存電能，艦載機(jī)可以在需要時(shí)快速升空。
迄今為止，能夠通過(guò)飛輪儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)將電磁彈射技術(shù)應(yīng)用在航空母艦上的，就只有我國(guó)的福建艦和美國(guó)最新的福特級(jí)航母。
20世紀(jì)60—70年代，飛輪儲(chǔ)能最先在美國(guó)衛(wèi)星的蓄能電池上得到了應(yīng)用，此后主要應(yīng)用于航空航天和軍事領(lǐng)域。近年來(lái)，飛輪儲(chǔ)能技術(shù)逐步民用化，開(kāi)始在電力、交通領(lǐng)域中有所應(yīng)用。
由于具有功率高、響應(yīng)速度快和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，飛輪儲(chǔ)能日益受到電力系統(tǒng)的青睞。與核電站、火電站等相比，飛輪儲(chǔ)能在調(diào)頻領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)尤其明顯。此外，不同于電池這類(lèi)電化學(xué)儲(chǔ)能方式，飛輪儲(chǔ)能屬于機(jī)械儲(chǔ)能，對(duì)環(huán)境基本無(wú)害。
目前，國(guó)家能源集團(tuán)在寧夏開(kāi)展了首批“飛輪儲(chǔ)能-火電聯(lián)合調(diào)頻”示范建設(shè)。其中，國(guó)家能源集團(tuán)寧夏電力靈武公司光火儲(chǔ)耦合22兆瓦/4.5兆瓦時(shí)飛輪儲(chǔ)能工程是國(guó)內(nèi)第一個(gè)全容量“飛輪儲(chǔ)能-火電聯(lián)合調(diào)頻”工程，也是全球飛輪儲(chǔ)能單體功率最大、總儲(chǔ)能最多的工程項(xiàng)目，力爭(zhēng)突破500千瓦級(jí)大功率飛輪單體的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)大功率飛輪單體工程建設(shè)。項(xiàng)目預(yù)計(jì)在2022年內(nèi)建成投入使用。
在城市軌道交通領(lǐng)域，具備大功率快速充放電能力的飛輪儲(chǔ)能可以起到很好的節(jié)能效果。飛輪儲(chǔ)能裝置可以將列車(chē)進(jìn)站剎車(chē)時(shí)所產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能儲(chǔ)存，當(dāng)列車(chē)再次啟動(dòng)，飛輪儲(chǔ)能再將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能輸出，實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)能量的回收和利用，從而達(dá)到節(jié)能的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，軌道交通列車(chē)制動(dòng)產(chǎn)生的能量，可達(dá)到牽引系統(tǒng)耗能的20%—40%。
2019年7月8日，兆瓦級(jí)飛輪儲(chǔ)能技術(shù)在北京地鐵房山線廣陽(yáng)城站首次實(shí)現(xiàn)商用。據(jù)介紹，在飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)投入使用后，該車(chē)站一年可節(jié)省約50萬(wàn)度電。2022年4月11日，2臺(tái)1兆瓦飛輪儲(chǔ)能裝置在青島地鐵3號(hào)線萬(wàn)年泉路站完成安裝調(diào)試，并順利并網(wǎng)應(yīng)用，該裝置是我國(guó)軌道交通行業(yè)首臺(tái)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的兆瓦級(jí)飛輪儲(chǔ)能裝置。
目前在全球范圍內(nèi)，飛輪儲(chǔ)能行業(yè)尚處于發(fā)展初期。中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)發(fā)布的《2022儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究報(bào)告》顯示，2021年全球飛輪儲(chǔ)能裝機(jī)功率967.5MW，僅占全球儲(chǔ)能市場(chǎng)0.47%。其中，中國(guó)包含壓縮空氣和飛輪儲(chǔ)能在內(nèi)的其它儲(chǔ)能技術(shù)裝機(jī)功率約為173.8MW，僅占中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)0.4%。
隨著新能源的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)波動(dòng)性加劇，飛輪儲(chǔ)能的快速響應(yīng)能力愈來(lái)愈受到電網(wǎng)和能源企業(yè)的關(guān)注，再加上政府對(duì)節(jié)能環(huán)保越來(lái)越重視，相信未來(lái)我國(guó)將會(huì)有更多的飛輪儲(chǔ)能項(xiàng)目面世。
