飞轮储能技术突破并网难题 有效提高电网对新能源的接纳

    目前，我国电力系统煤电比例较高，在部分地区又主要是调峰能力比较差的供热机组，核电发展很快但不能参与调峰，水电、燃气发电等调峰性能优越的电源所占比例过低，导致现有电力系统接纳新能源的能力很弱。我国能源资源所在地多远离负荷地，不得不实施风电、光电的大规模集中开发并远距离输送，这进一步加大了电网运行和控制风险。随着国内新能源发电规模的快速扩大，电网与新能源的矛盾越来越突出。

    北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院院长房建成教授介绍说，光伏发电、风力发电等绿色新能源在我国发展迅猛，但其自身所固有的随机性、间歇性、不可控性的特点，使得可再生能源电厂不可能像其它传统电源一样制定和实施准确的发电计划，将给电网的运行调度带来巨大压力；同时，可再生能源的大规模接入所带来的局部电网无功电压和频率问题、电能质量问题等等也不容忽视，会对电网调峰和系统安全运行带来显著影响。“飞轮储能技术能够提高电网对可再生能源的接纳能力，现在全球至少有3000套基于飞轮储能的大功率绿色电源安全运行了上千万小时”，“目前，我国的飞轮储能技术还停留在实验室研究阶段，与国外技术水平差距在10年以上，我们必须加倍努力。”

    在新型的储能技术中，飞轮储能具有诸多优点：储能密度大、效率高、成本低、寿命长、瞬时功率大、响应速度快、安全性能好、维护费用低、环境污染小、不受地理环境限制等，是目前最有发展前途的储能技术之一。其原理是电能转换成旋转物体的机械能，然后进行能量存储。在储能阶段，通过电动机拖动飞轮，使飞轮本体加速到一定的转速，将电能转化为机械能；在能量释放阶段，电动机作发电机运行，使飞轮减速，将机械能转化为电能。在美国，10年前现代飞轮储能电源商业化产品开始推广，风险投资的大量介入，飞轮储能技术获得了成功应用。

    房建成教授说，飞轮储能技术发展到一定程度后，能在很大程度上解决新能源发电的随机性、波动性问题，可以实现新能源发电的平滑输出，有效调节新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化，使大规模风电和太阳能发电方便可靠地并入常规电网，减少温室气体排放。

    2004年，北京航空航天大学在“863”项目的支持下研制成功国内第一台航天用外转子磁悬浮储能飞轮，2005年5月研制成功国内第一台内转子磁悬浮储能飞轮。

    十几年来，在国外严密技术封锁的情况下，房建成教授带领科研团队坚持自主创新，突破了以混合磁悬浮轴承设计及控制和高速电机设计及驱动控制为核心技术的磁悬浮惯性执行机构技术研究，主持完成的“卫星新型姿控储能两用飞轮技术”项目获2007年度国家技术发明一等奖，申请国家发明专利90项，已授权70项，拥有全部自主知识产权。■