泓慧能源飛輪儲能技術在工業節能中的應用

　　一、國家政策

　　依據2019年國家工信部發布的《關於開展2019年度國家工業節能技術裝備推薦及「能效之星」產品評價工作的通知》，通知內容明確申報的工業節能技術可在鋼鐵、石化、化工、建材、有色金屬、機械、輕工、紡織、電子等行業廣泛推廣應用；重點徵集流程工業節能改造、重點用能設備系統節能（工業鍋爐及窯爐、電機系統、變壓器等）、可再生能源與餘能利用、工廠和園區能量系統優化（能源梯級利用、微電網、儲能、保溫、密封等）、能源信息化管控、煤炭高效清潔利用等技術。

　　二、應用說明

　　為了提倡促節能、優環保，更為了提高機組性能、延長機組使用壽命、降低維護成本等針對工業節能衝突的問題，目前已經被很多行業所關注，就拿石化來說，北京泓慧國際能源技術發展有限公司/西安寶美電氣工業有限公司針對石油勘探領域應用特點，聯合開發能量回收+飛輪儲能+燃油/氣發動機技術，完美的解決了負荷大功率衝擊、柴油/燃氣發電機存在能耗大、冒黑煙、噪聲高等問題，從而降低了設備的維護成本（負荷衝擊過大會造成消耗燃料增加且容易造成柴油機/燃氣機組，跑、冒、滴、漏、積碳等嚴重問題，易出故障，維修量大；）。經過專家組評審，此項目直接為客戶減少燃氣發電機組配置臺數，大大降低了初期投資成本，技術達到國際先進水平。

中石油（新疆克拉瑪依）鑽井平臺飛輪儲能現場

　　而鋼鐵行業同樣存在類似的問題，鋼廠幾種典型的衝擊負荷包括：中頻爐、精煉爐、電弧爐、軋鋼機、制氧空壓機，其中精煉爐、電弧爐、制氧空壓機的負荷特性類似，因此重點分析中頻爐、電弧爐、軋鋼機的負荷特性。

　　--中頻爐是鋼廠中容量最大的負荷，單體容量佔到了總機組容量的 15%。為了減少中頻爐啟停的衝擊，通常會對其進行加減載的改造。

　　--電弧爐屬於鋼廠中單個容量較大的負荷，通常佔總機組容量的 5%左右。由於其啟停的功率波動在機組一次調頻的調節範圍內，因此不會進行線性加減載的改造。

　　--軋鋼機是鋼廠中衝擊最頻繁的負荷，其衝擊持續時間大約 10s，多次衝擊的間隔時間約 10s，一條軋鋼產線的衝擊功率大約佔總機組容量的 5%。

　　根據以上鋼鐵行業三點內容介紹，目前鋼鐵行業初步可以分為以下兩大類：

　　鋼廠電網與大電網相連，衝擊負荷的功率波動由大電網承擔，由於大電網體量大，有足夠的旋轉備用，因此不容易引發頻率穩定問題。但是鋼廠日常工作大部分時間只使用總容量的30%左右，所以每年需要向電網公司繳納高額的備用容量費，增加了生產成本。

　　海外建設的鋼廠由於缺少堅強大電網支撐，通常孤網運行，為避免衝擊負荷引發系統頻率穩定問題，鋼廠需要建設容量較大的自備電廠，導致投資成本過高。

　　為了節能減排，降低投資成本，同時也針對鋼鐵行業本身的運行特點，為平滑鋼鐵企業電網系統中衝擊負荷功率的快速變化，平抑系統頻率波動，合理配置系統容量的飛輪儲能裝置，採用下垂控制模式，應對衝擊頻率高的軋鋼機負荷。配置系統合理容量的普通負載（負荷開關控制），採用鏡像功率控制模式，應對衝擊頻率低的中頻爐和電弧爐負荷。

　　綜上所述，增加飛輪儲能系統後，可以直接降低容量費和自備電廠裝機容量，通過優化運行方案預計3.5年左右可以回收項目成本。

　　三、飛輪介紹

　　磁懸浮飛輪儲能是一套電能—動能—電能之間高效率轉換系統；該系統採用磁懸浮飛輪儲能技術，飛輪轉子在真空腔體內工作，在無風阻的環境下運行，這樣的設計結構減少了運行中的能量損耗、提高了飛輪的轉速。充電時，它相當於電動機，將電能轉換為動能作為能量進行存儲；放電時，它相當於發電機，利用轉速下降的慣性將動能轉化為電能對負載進行釋放。

HHE的飛輪儲能結構原理圖

　　功率密度大、快速充放電：泓慧能源擁有300kW/2kWh的飛輪成熟產品，意味著 「充放電倍率」可達150C，毫秒級響應速度；

　　使用壽命長：循環充放電次數可達上千萬次，理論壽命超過20年，並且儲能容量不會隨充放電次數的增加而衰減；

　　工作範圍寬：對環境溫度沒有嚴格要求，對飛輪本體無需建設空調機房；

　　能量轉換效率高：電能動能之間的轉換效率高於95%，儲能系統綜合效率約90%；

　　低損耗、低維護：磁懸浮和真空環境使機械損耗可以被忽略，飛輪本體無需維護，系統整體維護周期長；

　　可精確測量和控制：飛輪儲能可精確測量轉子轉速從而精確推算出「剩餘電量」，實現精確控制；

　　安全環保：飛輪儲能98%以上的材料都是鋼材，無化學物質釋放，無化學爆炸等安全隱患，從生產到應用的整個環節對環境友好；

　　大規模製造成本大幅下降：飛輪主要材質為鋼材，大規模製造後成本急劇下降，無限接近鋼材成本；

　　殘值高：「廢舊飛輪電池」可直接回收利用，回收工藝簡單，殘值高。

　　四、泓慧能源簡介

　　北京泓慧國際能源技術發展有限公司是由軍民融合、航天技術轉民用的高新技術企業；匯聚了來自著名高校和科技研究所的航天、電力電子、自動控制和能源領域的頂尖級專家學者，技術團隊自90年代末期開始研發至今歷經十餘年，開發出了國際領先的具有完全自主智慧財產權的系列化飛輪儲能技術和產品，並致力於以此技術為核心為不同領域的客戶提供綠色、高效和安全的節能解決方案。

　　公司研發的HHE系列高性能儲能飛輪產品，可廣泛應用於軌道交通制動能回收利用、UPS毫秒級不間斷電源、港口碼頭龍門起重機節能延壽，以及微電網、人防工程、風力太陽能儲能電站等領域。

　　除直接供應飛輪產品外，泓慧能源利用自身技術、資金和管理優勢，針對客戶行業特點和需求，提供綜合性的合同能源管理、節能改造、清潔能源開發等全方位體系解決方案和衍生服務。

　　由於飛輪儲能設備從製造、運行到回收生命周期的環保友好性，以及高效的回收能量、真正的不間斷和長壽命等特性，泓慧能源將引領未來儲能應用的戰略方向為目標，成為受國際同行尊敬的節能環保企業為目的，和業內人士一起努力，致力於將磁懸浮飛輪儲能技術推廣應用在更多行業。

　　北京泓慧國際能源技術發展有限公司由國家技術發明一等獎團隊成員領銜，泓慧能源經過國內頂尖技術團隊多年的潛心研究和不懈努力，成功開發出了具有完全自主智慧財產權的大功率磁懸浮飛輪儲能技術和產品，應用於民用領域，並實現了磁懸浮飛輪的大規模商業化製造，且致力於以此技術為核心為不同領域的客戶提供節能、儲能和電能質量改善的全面解決方案。

　　公司研發的HHE系列高性能儲能飛輪產品，可廣泛應用於軌道交通制動能回收利用、UPS毫秒級不間斷電源、港口碼頭龍門起重機節能延壽，以及微電網、人防工程、風力太陽能儲能電站等領域。

　　除直接供應飛輪產品外，泓慧能源利用自身技術、資金和管理優勢，針對客戶行業特點和需求，提供綜合性的合同能源管理、節能改造、清潔能源開發等全方位體系解決方案和衍生服務。

　　由於飛輪儲能設備從製造、運行到回收生命周期的環保友好性，以及高效的回收能量、真正的不間斷和長壽命等特性，泓慧能源將引領未來儲能應用的戰略方向為目標，成為受國際同行尊敬的節能環保企業為目的，和業內人士一起努力，致力於將大功率磁懸浮飛輪儲能技術推廣應用在更多行業。

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