飛輪儲能有哪些特性_飛輪儲能的應用

2020-11-27 電子發燒友

飛輪儲能有哪些特性_飛輪儲能的應用

網絡整理 發表於 2020-03-30 09:56:18

　　飛輪儲能的工作原理

　　飛輪儲能系統是一種機電能量轉換的儲能裝置，突破了化學電池的局限，用物理方法實現儲能。通過電動／發電互逆式雙向電機，電能與高速運轉飛輪的機械動能之間的相互轉換與儲存，並通過調頻、整流、恆壓與不同類型的負載接口。

　　在儲能時，電能通過電力轉換器變換後驅動電機運行，電機帶動飛輪加速轉動，飛輪以動能的形式把能量儲存起來，完成電能到機械能轉換的儲存能量過程，能量儲存在高速旋轉的飛輪體中；之後，電機維持一個恆定的轉速，直到接收到一個能量釋放的控制信號；釋能時，高速旋轉的飛輪拖動電機發電，經電力轉換器輸出適用於負載的電流與電壓，完成機械能到電能轉換的釋放能量過程。整個飛輪儲能系統實現了電能的輸入、儲存和輸出過程。

　　飛輪儲能有哪些特性

　　飛輪蓄能利用電動機帶動飛輪高速旋轉，將電能轉化成機械能儲存起來，在需要時飛輪帶動發電機發電。飛輪系統運行於真空度較高的環境中，其特點是沒有摩擦損耗、風阻小、壽命長、對環境沒有影響，幾乎不需要維護，適用於電網調頻和電能質量保障。飛輪蓄能的缺點是能量密度比較低。保證系統安全性方面的費用很高，在小型場合還無法體現其優勢，目前主要應用於為蓄電池系統作補充。

　　飛輪儲能系統（FESS）與其它儲能方式相比具有能量密度大、效率高、瞬時功率大、響應速度快、使用壽命長、安裝地點不受地理環境限制等諸多優點，是目前有發展前途的儲能技術之一，並且有著非常廣闊的應用前景。

　　飛輪儲能的應用

　　1、免蓄電池磁懸浮飛輪儲能UPS

　　（1）在市電輸入正常，或者在市電輸入偏低或偏高（一定範圍內）的情況下，UPS通過其內部的有源動態濾波器對市電進行穩壓和濾波，保證向負載設備提供高品質的電力保障，同時對飛輪儲能裝置進行充電，UPS利用內置的飛輪儲能裝置儲存能量。

　　（2）在市電輸入質量無法滿足UPS正常運行要求，或者在市電輸入中斷的情況下，UPS將儲存在飛輪儲能裝置裡的機械能轉化為電能，繼續向負載設備提供高品質並且不間斷的電力保障。

　　（3）在UPS內部出現問題影響工作的情況下，UPS通過其內部的靜態開關切換到旁路模式，由市電直接向負載設備提供不問斷的電力保障。

　　（4）在市電輸入恢復供電，或者在市電輸入質量恢復到滿足UPS正常運行要求的情況下，則立即切換到市電通過UPS供電的模式，繼續向負載設備提供高品質並且不間斷的電力保障，並且繼續對飛輪儲能裝置進行充電。

　　2、電動汽車電池

　　目前隨著環境保護意識的提高以及全球能源的供需矛盾，開發節能及採用替代能源的環保型汽車，以減少對環境的汙染，是當今世界汽車產業發展的一個重要趨勢。汽車製造行業紛紛把目光轉向電動汽車的研製。能找到儲能密度大、充電時間短、價格適宜的新型電池，是電動汽車能否擁有更大的機動性並與汽油車一爭高下的關鍵，而飛輪電池具有清潔、高效、充放電迅捷、不汙染環境等特點而受到汽車行業的廣泛重視。預計21世紀飛輪電池將會是電動汽車行業的研究熱點。

　　3、不間斷電源

　　不間斷電源由於能確保不間斷供電和保證供電質量而在通訊樞紐、國防指揮中心、工業生產控制中心等地方得到廣泛使用目前不問斷電源由整流器、逆變器、靜態開關和蓄電池組等組成。但目前蓄電池通常都存在對工作溫度、工作溼度、輸入電壓、以及放電深度等條件要求．同時蓄電池也不允許頻繁的關閉和開啟。而飛輪具有大儲能量、高儲能密度、充電快捷、充放電次數無限等優點，因此在不間斷電源系統領域有良好的應用前景。

　　4、風力發電系統不間斷供電

　　風力發電由於風速不穩定，給風力發電用戶在使用上帶來了困難。傳統的做法是安裝柴油發電機，但由於柴油機本身的特殊要求，在啟動後30分鐘內才能停止。而風力常常間斷數秒，數分鐘。不僅柴油機組頻繁啟動，影響使用壽命；而且風機重啟動後柴油機同時作用，會造成電能過剩。考慮到飛輪儲能的能量大。充電快捷，因此，國外不少科研機構已將儲能飛輪引入風力發電系統。美國將飛輪引入風力發電系統，實現全程調峰，飛輪機組的發電功率為300KW，大容量儲能飛輪的儲能為277KW每小時。

　　5、大功率脈衝放電電源

　　為了避免運載火箭只能使用一次的巨大浪費和減少大氣汙染，美國正在研究一種磁懸浮直線電動機託架（又名太空電梯）來發射太空梭，這需要功率巨大、但放電時間非常短促的電源，所以專門減少一個容量巨大的店裡系統提供能量，顯然是不合理的。而採用飛輪儲能系統，可以實現這一點。

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