中國儲(chǔ)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(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)和中國儲(chǔ)能網(wǎng)聯(lián)合組織的“第十二期全國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)巡回走訪調(diào)研”專家組一行走進(jìn)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(yùn)行面臨前所未有的挑戰(zhàn)。風(fēng)電、光伏的波動(dòng)性導(dǎo)致頻率和電壓難以維持穩(wěn)定，傳統(tǒng)同步機(jī)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(chǔ)能技術(shù)。飛輪儲(chǔ)能以其獨(dú)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(xiàng)高速、精密、在真空環(huán)境下運(yùn)行的復(fù)雜技術(shù)從實(shí)驗(yàn)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。
01
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(tuán)隊(duì)，經(jīng)過近30年的潛心研究，為飛輪儲(chǔ)能技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)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(chǔ)能系統(tǒng)的方方面面，且多項(xiàng)技術(shù)已達(dá)到國際領(lǐng)先水平：
1.高強(qiáng)度轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)與制造：大儲(chǔ)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(qiáng)鋼/復(fù)合材料轉(zhuǎn)子的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)與優(yōu)化制造工藝。
2.大承載力磁懸浮軸承與跌落保護(hù)：這是飛輪高速穩(wěn)定運(yùn)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(jì)、魯棒控制以及能動(dòng)/非能動(dòng)相結(jié)合的多級(jí)跌落保護(hù)技術(shù)，有效應(yīng)對(duì)了高速轉(zhuǎn)子失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。
3.高速電機(jī)設(shè)計(jì)與散熱：飛輪電機(jī)需在真空環(huán)境下高效運(yùn)行，散熱成為一大挑戰(zhàn)。清源合一解決了真空下電機(jī)轉(zhuǎn)子的高效散熱問題，并優(yōu)化了多相永磁電機(jī)設(shè)計(jì)以降低損耗。
4.精密電力電子與控制系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)飛輪的高頻次充放電、陣列協(xié)同以及對(duì)電網(wǎng)的主動(dòng)支撐，離不開高性能變流器和先進(jìn)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(dòng)態(tài)分組、智能分配負(fù)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(dòng)支撐系統(tǒng)。
02
兩大核心產(chǎn)品線：工程實(shí)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(zhǔn)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(shí)現(xiàn)：
1.新型磁懸浮慣量飛輪（QF-IF系列）
這項(xiàng)國際首創(chuàng)的技術(shù)，旨在為電網(wǎng)提供所需的機(jī)械慣量。其代表型號(hào)QF-IF-5000/3，短時(shí)有功功率超過6MW，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量高達(dá)2000kgm2，重量達(dá)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(jī)械，并確保其精度和穩(wěn)定性，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、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(jìn)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(hào)為例，額定功率1.5MW，儲(chǔ)能量42kWh，轉(zhuǎn)速高達(dá)11000轉(zhuǎn)/分鐘。實(shí)現(xiàn)如此高轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡、軸承精度、真空度和電機(jī)性能提出了極致要求。系列中其他型號(hào)（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)?；a(chǎn)和商業(yè)成功仍有巨大鴻溝。飛輪儲(chǔ)能的產(chǎn)業(yè)化尤其艱難，因?yàn)樗鼘?duì)生產(chǎn)制造和場地的要求極為苛刻：
1.極端嚴(yán)苛的廠房條件
與標(biāo)準(zhǔn)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(gè)測試工位就需要數(shù)兆瓦級(jí)的供電能力，整個(gè)廠房變壓器容量需達(dá)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(hù)高達(dá)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(qiáng)度混凝土（CCM）澆筑，并進(jìn)行多層（如三層）防水處理，以應(yīng)對(duì)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(jī)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(yàn)，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后，環(huán)境變化（如新疆項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)）仍然需要專業(yè)的調(diào)試人員進(jìn)行細(xì)致的重新調(diào)試，確保整體性能達(dá)標(biāo)。
04
邁向規(guī)?；汗S投產(chǎn)與大型項(xiàng)目牽引
清源合一深知，要實(shí)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(jī)驗(yàn)證，而位于杭州蕭山的生產(chǎn)基地，正是為滿足兆瓦級(jí)飛輪的量產(chǎn)需求而建設(shè)的。該基地?fù)碛?200平方米的建筑面積，并按照飛輪生產(chǎn)的特殊要求進(jìn)行了高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，規(guī)劃年產(chǎn)能100兆瓦。
國家和地方重點(diǎn)項(xiàng)目的牽引，為清源合一提供了展示和驗(yàn)證其產(chǎn)業(yè)化能力的絕佳平臺(tái)。內(nèi)蒙古二連浩特風(fēng)電場的MW級(jí)飛輪+鋰電混合儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，是公司早期在新能源場站應(yīng)用和混合儲(chǔ)能控制方面的探索與成功實(shí)踐。而正在執(zhí)行的國家“十四五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)，更是將清源合一推向了規(guī)模化量產(chǎn)的前沿。在該項(xiàng)目中，公司將研制和生產(chǎn)MW級(jí)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(xiàng)億元級(jí)的訂單不僅是對(duì)公司技術(shù)實(shí)力的認(rèn)可，更是驅(qū)動(dòng)杭州基地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能爬坡和驗(yàn)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)?；?/strong>
雖然飛輪儲(chǔ)能的初始投資相對(duì)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(jì)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(kuò)大，生產(chǎn)成本將進(jìn)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(chǔ)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(dòng)飛輪儲(chǔ)能在更多場景的應(yīng)用，并促進(jìn)更合理的價(jià)值體現(xiàn)機(jī)制形成。
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結(jié)語：飛輪儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化的排頭兵
從清華實(shí)驗(yàn)室的理論突破，到經(jīng)歷早期項(xiàng)目的工程驗(yàn)證，再到建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)量產(chǎn)基地并承接國家重點(diǎn)示范工程，清源合一成功地克服了將飛輪儲(chǔ)能這項(xiàng)復(fù)雜技術(shù)進(jìn)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(jí)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造能力，并通過實(shí)際項(xiàng)目證明了其產(chǎn)品的可靠性和市場價(jià)值。
清源合一的故事，是硬科技走向產(chǎn)業(yè)化的生動(dòng)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(chǔ)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(xiàn)著關(guān)鍵力量。
