中國儲能網(wǎng)訊：5月24日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會和中國儲能網(wǎng)聯(lián)合組織的“第十二期全國儲能產(chǎn)業(yè)巡回走訪調(diào)研”專家組一行走進清源合一。
隨著新能源在電力系統(tǒng)中的占比日益提升，電網(wǎng)的穩(wěn)定運行面臨前所未有的挑戰(zhàn)。風(fēng)電、光伏的波動性導(dǎo)致頻率和電壓難以維持穩(wěn)定，傳統(tǒng)同步機組的退出也造成了系統(tǒng)慣量的缺失。這急需一種能夠快速響應(yīng)、高頻次調(diào)節(jié)、具備長壽命和本質(zhì)安全的儲能技術(shù)。飛輪儲能以其獨特的物理特性，被寄予厚望，成為解決這些問題的理想方案。然而，將這項高速、精密、在真空環(huán)境下運行的復(fù)雜技術(shù)從實驗室推向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，卻是一條充滿工程與制造壁壘的道路。清源合一(杭州)科技有限公司正是這條道路上的探索者與突破者。
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深厚的研發(fā)基石：源于清華的技術(shù)沉淀
清源合一的基因深植于清華大學(xué)的科研沃土。首席科學(xué)家姜新建教授團隊，經(jīng)過近30年的潛心研究，為飛輪儲能技術(shù)奠定了堅實的基礎(chǔ)。這種深厚的技術(shù)積累是清源合一敢于挑戰(zhàn)產(chǎn)業(yè)化難題的底氣所在。其核心技術(shù)體系涵蓋了飛輪儲能系統(tǒng)的方方面面，且多項技術(shù)已達到國際領(lǐng)先水平：
1.高強度轉(zhuǎn)子設(shè)計與制造：大儲能量高速飛輪的轉(zhuǎn)子需在高轉(zhuǎn)速下承受巨大應(yīng)力，清源合一攻克了高強鋼/復(fù)合材料轉(zhuǎn)子的本質(zhì)安全設(shè)計與優(yōu)化制造工藝。
2.大承載力磁懸浮軸承與跌落保護：這是飛輪高速穩(wěn)定運行和安全的關(guān)鍵。公司掌握了磁懸浮軸承的優(yōu)化設(shè)計、魯棒控制以及能動/非能動相結(jié)合的多級跌落保護技術(shù)，有效應(yīng)對了高速轉(zhuǎn)子失穩(wěn)的風(fēng)險。
3.高速電機設(shè)計與散熱：飛輪電機需在真空環(huán)境下高效運行，散熱成為一大挑戰(zhàn)。清源合一解決了真空下電機轉(zhuǎn)子的高效散熱問題，并優(yōu)化了多相永磁電機設(shè)計以降低損耗。
4.精密電力電子與控制系統(tǒng)：實現(xiàn)飛輪的高頻次充放電、陣列協(xié)同以及對電網(wǎng)的主動支撐，離不開高性能變流器和先進的控制策略。公司開發(fā)了基于SiC/IGBT變流器的快速充放電控制，以及動態(tài)分組、智能分配負荷的飛輪陣列協(xié)控系統(tǒng)，和能協(xié)調(diào)物理慣量、虛擬慣量、調(diào)頻調(diào)壓的電網(wǎng)主動支撐系統(tǒng)。
02
兩大核心產(chǎn)品線：工程實現(xiàn)的挑戰(zhàn)
清源合一推出了兩大系列飛輪產(chǎn)品，分別瞄準電網(wǎng)慣量和高頻調(diào)頻兩大核心需求，而每一款產(chǎn)品都凝結(jié)著復(fù)雜的工程實現(xiàn)：
1.新型磁懸浮慣量飛輪（QF-IF系列）
這項國際首創(chuàng)的技術(shù)，旨在為電網(wǎng)提供所需的機械慣量。其代表型號QF-IF-5000/3，短時有功功率超過6MW，轉(zhuǎn)動慣量高達2000kgm2，重量達到50噸，尺寸龐大（12.6x2.3x3米）。制造如此大型、高慣量的旋轉(zhuǎn)機械，并確保其精度和穩(wěn)定性，其結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、超重部件的加工和組裝都帶來了巨大的工程挑戰(zhàn)。
2.高速先進飛輪（QF-FW系列）
主要用于高頻次調(diào)頻和功率平滑。以QF-FW-1500/42型號為例，額定功率1.5MW，儲能量42kWh，轉(zhuǎn)速高達11000轉(zhuǎn)/分鐘。實現(xiàn)如此高轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定運行，對轉(zhuǎn)子的動平衡、軸承精度、真空度和電機性能提出了極致要求。系列中其他型號（如500kW/50kWh, 300kW/5kWh等）雖然功率能量不同，但同樣需要克服高速、精密制造和系統(tǒng)集成的難題。
03
產(chǎn)業(yè)化之路的挑戰(zhàn)：從原型到產(chǎn)線的跨越
擁有核心技術(shù)和原型產(chǎn)品，距離規(guī)模化生產(chǎn)和商業(yè)成功仍有巨大鴻溝。飛輪儲能的產(chǎn)業(yè)化尤其艱難，因為它對生產(chǎn)制造和場地的要求極為苛刻：
1.極端嚴苛的廠房條件
與標準化的電池模組生產(chǎn)線不同，飛輪本體的制造和測試需要非同尋常的硬件設(shè)施。首先是電力需求巨大，單個測試工位就需要數(shù)兆瓦級的供電能力，整個廠房變壓器容量需達到4500kW以上。其次是廠房高度和吊裝能力，為了吊裝、組裝和維護高達3米多的設(shè)備，需要配備大噸位行車。
2.超高要求的測試基礎(chǔ)
更具挑戰(zhàn)性的是用于設(shè)備測試的基礎(chǔ)坑。這種深坑涉及到房屋結(jié)構(gòu)安全，需使用高強度混凝土（CCM）澆筑，并進行多層（如三層）防水處理，以應(yīng)對地下水滲透等問題。
3.復(fù)雜的系統(tǒng)集成與現(xiàn)場調(diào)試
飛輪系統(tǒng)是將高速旋轉(zhuǎn)機械、精密磁懸浮、大功率電力電子和復(fù)雜控制系統(tǒng)集成的產(chǎn)物。所有部件需要在真空環(huán)境下協(xié)同工作。即使在工廠完成出廠試驗，運輸?shù)浆F(xiàn)場后，環(huán)境變化（如新疆項目的經(jīng)驗）仍然需要專業(yè)的調(diào)試人員進行細致的重新調(diào)試，確保整體性能達標。
04
邁向規(guī)?；汗S投產(chǎn)與大型項目牽引
清源合一深知，要實現(xiàn)飛輪的產(chǎn)業(yè)化，必須跨越這些制造和工程壁壘。為此，公司采取了“北京研發(fā)/中試+杭州量產(chǎn)”的雙基地策略。北京基地側(cè)重于前沿研發(fā)和小型樣機驗證，而位于杭州蕭山的生產(chǎn)基地，正是為滿足兆瓦級飛輪的量產(chǎn)需求而建設(shè)的。該基地擁有4200平方米的建筑面積，并按照飛輪生產(chǎn)的特殊要求進行了高標準建設(shè)，規(guī)劃年產(chǎn)能100兆瓦。
國家和地方重點項目的牽引，為清源合一提供了展示和驗證其產(chǎn)業(yè)化能力的絕佳平臺。內(nèi)蒙古二連浩特風(fēng)電場的MW級飛輪+鋰電混合儲能示范項目，是公司早期在新能源場站應(yīng)用和混合儲能控制方面的探索與成功實踐。而正在執(zhí)行的國家“十四五”重點研發(fā)計劃專項，更是將清源合一推向了規(guī)?；慨a(chǎn)的前沿。在該項目中，公司將研制和生產(chǎn)MW級磁懸浮高速飛輪和慣量飛輪，并應(yīng)用于新疆風(fēng)電場和青海光伏電站建設(shè)50MW的示范工程。這項億元級的訂單不僅是對公司技術(shù)實力的認可，更是驅(qū)動杭州基地實現(xiàn)產(chǎn)能爬坡和驗證其大規(guī)模生產(chǎn)制造能力的關(guān)鍵。與中國華電、中國綠發(fā)等大型電力央企的合作，也為其產(chǎn)品的可靠性和市場接受度提供了有力背書。
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商業(yè)化前景：高性能疊加規(guī)模化
雖然飛輪儲能的初始投資相對較高，且依賴電網(wǎng)輔助服務(wù)政策的落地，但其高頻次、超長壽命（200萬次循環(huán)以上，設(shè)計壽命20年）的優(yōu)勢在高頻調(diào)節(jié)場景下能夠顯著降低全生命周期成本。隨著產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的擴大，生產(chǎn)成本將進一步優(yōu)化。
各地調(diào)頻等輔助服務(wù)市場的逐步開放和結(jié)算政策的落地（如山西、東北等地），為飛輪儲能提供了明確的收益來源。清源合一正積極參與市場，通過高性能產(chǎn)品爭取市場份額，并通過規(guī)?；a(chǎn)降低單位成本，提升競爭力。與電網(wǎng)公司及發(fā)電企業(yè)的良好合作關(guān)系，也有助于推動飛輪儲能在更多場景的應(yīng)用，并促進更合理的價值體現(xiàn)機制形成。
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結(jié)語：飛輪儲能產(chǎn)業(yè)化的排頭兵
從清華實驗室的理論突破，到經(jīng)歷早期項目的工程驗證，再到建設(shè)高標準量產(chǎn)基地并承接國家重點示范工程，清源合一成功地克服了將飛輪儲能這項復(fù)雜技術(shù)進行產(chǎn)業(yè)化的重重壁壘。他們不僅掌握了核心技術(shù)，更建立了MW級產(chǎn)品的生產(chǎn)制造能力，并通過實際項目證明了其產(chǎn)品的可靠性和市場價值。
清源合一的故事，是硬科技走向產(chǎn)業(yè)化的生動縮影。憑借源于清華的深厚技術(shù)積累和在產(chǎn)業(yè)化道路上的不懈努力，清源合一正成為中國飛輪儲能領(lǐng)域的排頭兵，為構(gòu)建適應(yīng)高比例新能源的新型電力系統(tǒng)貢獻著關(guān)鍵力量。
