中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊:美國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用比較多。日本已經(jīng)制造出在世界上容量最大的變頻調(diào)速飛輪蓄能發(fā)電系統(tǒng)(容量26.5MVA ,電壓1100V ,轉(zhuǎn)速510690r/min ,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量710t·m2) 。美國(guó)馬里蘭大學(xué)也已研究出用于電力調(diào)峰的24kwh的電磁懸浮飛輪系統(tǒng)。飛輪重172.8kg, 工作轉(zhuǎn)速范圍11, 610—46, 345rpm, 破壞轉(zhuǎn)速為48, 784rpm, 系統(tǒng)輸出恒壓110-240V , 全程效率為81%。經(jīng)濟(jì)分析表明, 運(yùn)行3 年時(shí)間可收回全部成本。飛輪儲(chǔ)能技術(shù)在美國(guó)發(fā)展得很成熟,他們制造出一種裝置,在空轉(zhuǎn)時(shí)的能量損耗達(dá)到0. 1 %每小時(shí)。歐洲的法國(guó)國(guó)家科研中心、德國(guó)的物理高技術(shù)研究所、意大利的SISE均正開(kāi)展高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)研究。
1、美國(guó)宇航局(NASA)Glenn 研究中心及其合作單位
NASA飛輪主要應(yīng)用于航空航天,以及軍用裝甲車輛上,用途主要是:能量?jī)?chǔ)存;動(dòng)力和姿態(tài)控制;峰值功率調(diào)節(jié)等。設(shè)計(jì)儲(chǔ)能量:300-700W3S;儲(chǔ)能密度44wh/kg;轉(zhuǎn)速:60000rpm;線速度:不小于880m/s。目標(biāo)建立和測(cè)試大型飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng),目標(biāo):儲(chǔ)能密度大于100wh/kg;線速度不小于1260m/s。工作高低轉(zhuǎn)速比:3:1;放電深度:90%;運(yùn)行轉(zhuǎn)速內(nèi)無(wú)臨界模態(tài),后期研究控制模態(tài)可能性。
2、Bescon Power 公司
Bescon Power 公司生產(chǎn)的飛輪電池產(chǎn)品用以滿足迅速增長(zhǎng)的可靠的、分布式電源需求。建立為通訊應(yīng)用提供后備電源的商業(yè)基礎(chǔ),估計(jì)每年擁有10000套飛輪系統(tǒng)需求。為電信/ 電纜設(shè)備提供備用電力供應(yīng)的20C1000飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)為主。
飛輪采用采用高強(qiáng)度復(fù)合材料輪緣,高速、長(zhǎng)壽命、無(wú)需維護(hù)、低損耗永磁偏置主動(dòng)/被動(dòng)磁軸承,直流永磁無(wú)刷高效率、低損耗電動(dòng)/發(fā)電機(jī),正弦波脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓、電流一體化控制的雙向換流器,真空密封,埋入地下,運(yùn)行狀況可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)視。
指標(biāo):工作轉(zhuǎn)速:30000-100000rpm,最高線速度:700m/s,放電深度:90%,電機(jī)效率:96%,輸出可用儲(chǔ)量2000wh;輸出電壓為直流36V、48V 或96V,額定輸出功率1kw;輸入電壓120/240 DC,50/60HZ,最大輸入功率kw;轉(zhuǎn)子重量:68kg,飛輪模塊重量:383kg,電子模塊重量90kg;設(shè)計(jì)壽命:20年,平均故障間隔時(shí)間:10萬(wàn)小時(shí)。
3、Active Power 公司
公司主要生產(chǎn)作為不間斷電源(UPS) 的飛輪電池系統(tǒng),以取代傳統(tǒng)的鉛- 酸電池,解決當(dāng)今對(duì)于電力品質(zhì)的高要求。公司產(chǎn)品的應(yīng)用對(duì)象主要是廣大工業(yè)用戶,比如:先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心、工業(yè)設(shè)備和廣播站等。目前,公司擁有29 項(xiàng)發(fā)明專利,主要產(chǎn)品有Cat UPS 系列和Cleansource DC 系列。ActivePower 的飛輪材料為4340 鍛鐵,其飛輪轉(zhuǎn)子與電動(dòng)/ 發(fā)電機(jī)、磁軸承整合在一起。用磁鐵卸去80 %的重量以延長(zhǎng)飛輪軸承的壽命和減小損耗。飛輪的工作轉(zhuǎn)速在7000~7700rpm。工作維持時(shí)間為幾十秒到幾分鐘。目前公司飛輪已經(jīng)產(chǎn)品化出售,并在北京設(shè)有辦事處。
4、德國(guó)Forschungszentrum karlsruhe Gmbh 公司
德國(guó)Forschungszentrum karlsruhe Gmbh 公司1997年著手設(shè)計(jì)5MWh/100MW超導(dǎo)飛輪儲(chǔ)能電站的概念設(shè)計(jì)。電站由10個(gè)飛輪模塊組成,每個(gè)模塊儲(chǔ)能0.5MWh,功率10MW,重30t,直徑3.5m、高6.5m,用同步電動(dòng)/發(fā)電機(jī)進(jìn)行電能輸入輸出。每個(gè)模塊包括一個(gè)電動(dòng)/發(fā)電機(jī)子模塊、4個(gè)碳纖維復(fù)合材料制成的轉(zhuǎn)子模塊和6個(gè)SMB子模塊。每個(gè)飛輪轉(zhuǎn)子儲(chǔ)能125kwh,重3t,能量密度42wh/kg,運(yùn)行轉(zhuǎn)速為2250-4500rpm,最大外緣線速度600m/s,最大拉應(yīng)力810Mpa。SMB由YBCO塊材料和稀土鐵棚型高強(qiáng)度永磁材料構(gòu)成,耗用10t的YBCO塊材和5t的永磁材料。系統(tǒng)效率96%。
5、日本
日本已投資3500 萬(wàn)美元進(jìn)行高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承飛輪儲(chǔ)能研究, 由三菱、日立、精工等公司和多個(gè)研究所、高校組成3 個(gè)研究組合作承擔(dān)。已研制出3 種試驗(yàn)?zāi)P蜋C(jī), 并進(jìn)行了儲(chǔ)能8MW.h 容量1000kW 的飛輪儲(chǔ)能機(jī)組的概念設(shè)計(jì)。日本原子能研究所一座大型核融合實(shí)驗(yàn)爐采用了飛輪儲(chǔ)能發(fā)電裝置,其主要參數(shù)為:功率235MVA、電壓18kv、電流6898A、飛輪轉(zhuǎn)速420-600rpm、可釋放能量為020MJ,轉(zhuǎn)子為碳素鋼鍛造的實(shí)心圓盤,重1000t。