電網(wǎng)調(diào)頻應(yīng)用
電網(wǎng)頻率的變動(dòng)和偏差，對(duì)用戶和原動(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)營部門必須使其區(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)營者一直在尋找能夠通過改變發(fā)電容量來滿足負(fù)載需求從而使頻率保持穩(wěn)定的方法。
目前，我國主要是通過大型的水電站來進(jìn)行調(diào)頻。他們通過不斷的增加或減少發(fā)電量來響應(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)營費(fèi)用、能量損失、以及CO2和其他廢物的排放。
在過去的10年內(nèi)，美國的公司已經(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)營成本低、維護(hù)費(fèi)用低、零CO2溫室氣體、無其他排放物等優(yōu)勢。
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。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，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；20年生命周期中完成數(shù)十萬次充電-發(fā)電循環(huán)，按無維護(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。
新能源并網(wǎng)應(yīng)用
光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等綠色新能源自身所固有的隨機(jī)性、間歇性、不可控性的特點(diǎn)，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(shí)施準(zhǔn)確的發(fā)電計(jì)劃，這給電網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)度帶來巨大壓力；同時(shí)，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(huì)對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰和系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來顯著影響。
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(jī)組，核電發(fā)展很快但不能參與調(diào)峰，水電、燃?xì)獍l(fā)電等調(diào)峰性能優(yōu)越的電源所占比例過低，導(dǎo)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(yuǎn)離負(fù)荷地，不得不實(shí)施風(fēng)電、光電的大規(guī)模集中開發(fā)并遠(yuǎn)距離輸送，這進(jìn)一步加大了電網(wǎng)運(yùn)行和控制風(fēng)險(xiǎn)。隨著國內(nèi)新能源發(fā)電規(guī)模的快速擴(kuò)大，電網(wǎng)與新能源的矛盾越來越突出。
飛輪儲(chǔ)能技術(shù)能在很大程度上解決新能源發(fā)電的隨機(jī)性、波動(dòng)性問題，可以實(shí)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(fēng)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。
電動(dòng)汽車應(yīng)用
目前隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高以及全球能源的供需矛盾，開發(fā)節(jié)能及采用替代能源的環(huán)保型汽車，以減少對(duì)環(huán)境的污染，成為當(dāng)今世界汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。汽車制造行業(yè)紛紛把目光轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車的研制。能找到儲(chǔ)能密度大、充電時(shí)間短、價(jià)格適宜的新型電池，是電動(dòng)汽車能否擁有更大的機(jī)動(dòng)性并與汽油車一爭高下的關(guān)鍵。而飛輪電池因具有清潔、高效、充放電迅捷、不污染環(huán)境等特點(diǎn)而受到汽車行業(yè)的廣泛重視。預(yù)計(jì)21世紀(jì)飛輪電池將會(huì)是電動(dòng)汽車行業(yè)的研究熱點(diǎn)。
飛輪電池充電快，放電完全，非常適合應(yīng)用于混合能量推動(dòng)的車輛中。
車輛在正常行使時(shí)和剎車制動(dòng)時(shí)，給飛輪電池充電；飛輪電池則在加速或爬坡時(shí)，給車輛提供動(dòng)力，保證車輛運(yùn)行在一種平穩(wěn)、最優(yōu)狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速，可減少燃料消耗、空氣和噪聲污染、并可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)，延長發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命。
飛輪電池電動(dòng)汽車?yán)脙?chǔ)存在隨車飛輪中的機(jī)械能驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。它的推進(jìn)系統(tǒng)由飛輪電池、電機(jī)控制器、電機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)等組成。
飛輪電池實(shí)際上是一種機(jī)－電能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存裝置。飛輪可以儲(chǔ)存能量，根據(jù)飛輪能夠儲(chǔ)存和釋放能量的特性研制的一種機(jī)械式蓄電池就是飛輪蓄電池。在飛輪的內(nèi)部鑲有永久性磁鐵，外殼上裝有感應(yīng)線圈，這樣飛輪就具有電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的雙重功能。充電時(shí)飛輪中的電機(jī)以電動(dòng)機(jī)的形式運(yùn)行，在外接電源的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，達(dá)到極高的轉(zhuǎn)速，從而完成電能－機(jī)械能轉(zhuǎn)換的儲(chǔ)能過程；放電時(shí)，飛輪中的電機(jī)以發(fā)電機(jī)的狀態(tài)運(yùn)行，在飛輪的帶動(dòng)下對(duì)外輸出電能，完成機(jī)械能－電能轉(zhuǎn)換的釋放過程 。
比能量，飛輪電池比鎳氫電池大2－3倍；比功率，飛輪電池高于一般化學(xué)蓄電池和內(nèi)燃機(jī) ，其快速充電可在十八分鐘內(nèi)完成且能量儲(chǔ)存時(shí)間長。既能超快速充電也無化學(xué)電他的損壽問題，整個(gè)電池的使用壽命遠(yuǎn)長于各種化學(xué)蓄電池。更重要的是，飛輪為純機(jī)械結(jié)構(gòu)，不會(huì)像內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生排氣污染，同時(shí)也沒有化學(xué)蓄電池的化學(xué)反應(yīng)過程，不會(huì)引起腐蝕，也無廢料的處理回收問題。
一輛用二十節(jié)直徑為230mm，質(zhì)量為13.64kg的飛輪電池的汽車，用市電充電需要6小時(shí)，快速充電只需15分鐘，一次充電行駛里程可達(dá)560公里。
