中國儲能網訊：6月26日下午，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會和中國儲能網聯(lián)合組織的“第十期中國儲能產業(yè)巡回走訪調研”專家組一行35人赴國能寧夏靈武發(fā)電有限公司“飛輪儲能-火電聯(lián)合調頻”工程進行實地調研。華馳動能（北京）科技有限公司副總經理張寶輝等相關負責人接待了調研團一行。
本次調研重點了解磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)，飛輪儲能與鋰電池儲能系統(tǒng)屬性對比，火電儲能一次和二次輔助調頻，新能源場站一次調頻、獨立儲能調頻調峰，華馳磁懸浮飛輪儲能解決方案等。
華馳動能副總經理張寶輝為本次調研專家組作全程介紹，交流過程中對大家提出的問題進行了答疑解惑。
項目背景
為緩解新型電力系統(tǒng)結構下的調度調頻壓力，促進新能源消納，維護新型電力系統(tǒng)安全，國家能源集團寧夏電力公司和靈武公司積極與北京華馳動能、華北電力大學等聯(lián)合開發(fā)建設全球單體儲電量最大、單體功率最大的國內首個全容量“飛輪儲能+火電聯(lián)合調頻”項目。該項目是我國煤電領域首個全容量“飛輪儲能+火電聯(lián)合調頻”工程，也是全球首臺500kW/125kWh級別的工程化應用飛輪，項目設計安裝36臺飛輪，單臺飛輪額定功率為500kW，最大可達630kW，總容量為22MW/4.5MWh。項目投運后機組一次調頻合格率提升約30%。
工程建設
2021年11月10日，國能寧夏靈武發(fā)電有限公司“飛輪儲能-火電聯(lián)合調頻”工程正式開工建設。該項目是國內第一個全容量“飛輪儲能-火電聯(lián)合調頻”工程，也是全球飛輪儲能單體功率最大、總儲能最多的工程項目。
飛輪儲能項目是一種新興的電能儲存技術，相比傳統(tǒng)電池能技術，具有安全環(huán)保性好、深度充放電能力強、充放電次數多、調頻性能高和寬溫域、低成本、零衰減、零維護、高精準等特性優(yōu)點。建成后，可實現(xiàn)兩大創(chuàng)新突破:一是掌握大規(guī)模陣列式飛輪儲能的運行與控制方法，建立國內第一個全容量飛輪儲能-火電聯(lián)合調頻示范工程。二是突破500kW/級大功率飛輪單體的技術瓶頸，實現(xiàn)大功率飛輪單體的工程應用。該技術應用，可顯著提高火電機組調頻能力，維護大網安全，促進消納新能源，對發(fā)揮火電“托底、保供、調節(jié)”作用，加快構建新型電力系統(tǒng)具有深遠意義。
2022年7月25日，靈武公司光火儲耦合22MW/4.5MWh飛輪儲能項目10kV倒送廠用電一次成功，為后續(xù)單體調試及系統(tǒng)聯(lián)調打下堅實基礎。該公司嚴控安全和質量關，克服疫情和冬季低溫施工影響，協(xié)調各方落實項目設計、土建施工、設備安裝、調試實驗及對外協(xié)調等工作，利用機組停機檢修機會，先后完成1、2號機飛輪儲能DCS控制柜安裝、10kV開關柜并柜等工作，并于7月17日完成400V系統(tǒng)正式受電。為確保10kV倒送廠用電工作順利完成，該公司超前策劃、科學組織，全員通力協(xié)作，嚴格按照操作規(guī)程進行檢查、記錄，所有電氣保護、信號指示均準確無誤，順利完成10kV配電設備耐壓實驗及遠方傳動、DCS邏輯組態(tài)及開關傳動等各項工序。
7月26日，首批2臺飛輪完成全部出廠測試，發(fā)運至現(xiàn)場，并完成飛輪吊裝工作。飛輪本體重18噸，安裝在地下深2.2米、長寬均為2.8米的基坑內，每四臺飛輪配一臺預制艙為一個飛輪儲能單元，飛輪陣列總共有9個飛輪單元，包含9臺預制艙和36臺飛輪。
示范意義
該項目主要以靈武電廠為示范基地，依托靈武公司現(xiàn)有2臺600MW機組在廠內建設“6MW廠區(qū)分布式光伏系統(tǒng)+22MW磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)+100MW電極鍋爐”的光火儲耦合熱電聯(lián)產示范工程，提供電力輔助服務支持大電網的安全穩(wěn)定運行，提升傳統(tǒng)火電廠的靈活性和經濟效益，為電網大幅消納新能源提供可靠的技術支持。
《22MW/4.5MWh磁懸浮飛輪儲能技術研究與應用》成功入選中電聯(lián)2023年度煤電機組“三改聯(lián)動”技術改造示范案例。
現(xiàn)場直擊
在國能寧夏靈武發(fā)電有限公司廠區(qū)，36臺630kW的飛輪儲能單體設施整齊排列，用于儲能、調頻的磁懸浮飛輪正在地下緊張工作，以毫秒級的響應速度為區(qū)域電網的穩(wěn)定飛速旋轉。
該工程運用的飛輪儲能技術突破了化學電池的局限，用物理方法實現(xiàn)儲能。整個轉子采取磁懸浮技術，通過電動和發(fā)電互逆式雙向電機，在電能與高速運轉的飛輪動能之間相互轉換與儲存，并通過調頻、整流、恒壓與不同類型的負載接口，有效降低機組負荷波動頻次，更加易于控制。蒸汽品質、煤耗水平、環(huán)保參數持續(xù)向好。
“項目投運以來，運行穩(wěn)定。對比常用的儲能技術和應用場景，飛輪儲能技術具有安全性好，環(huán)保性好、壽命長、深度充放電能力、充放電次數大，調頻性能高、后期維護量小等特點?！?
常用儲能技術性能對比
作為國內第一個全容量飛輪儲能與火電聯(lián)合調頻示范工程，國能寧夏靈武發(fā)電有限公司磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)可滿足15分鐘的充放電能力，可以有效支持大電網的安全穩(wěn)定運行，為煤炭清潔高效綜合利用、輔助新能源消納提供關鍵技術支撐。
據現(xiàn)場了解，該項目由靈武公司和華馳動能（北京）科技有限公司聯(lián)合多家單位共同實施。
磁懸浮飛輪主要包含轉子系統(tǒng)、軸承系電機及其他真空、冷卻、控制輔助系統(tǒng)。飛輪儲能系統(tǒng)主要有放電狀態(tài)、充電狀態(tài)、保持狀態(tài)等三種工作狀態(tài)，通過調節(jié)轉速實現(xiàn)動能與電能之間的轉化。
磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)優(yōu)點
從技術角度看，電源側調頻的突出特點是高頻次和高響應速度，高頻次調頻需要長壽命周期的儲能技術來支撐，對比常用儲能技術和應用場景，飛輪儲能技術的優(yōu)勢總結如下:
(1) 安全性好: 沒有燃燒和爆炸的風險，在工程應用中將其放置于地下;
(2) 環(huán)保性好:沒有危險化學物的處理與回收問題;
(3) 壽命長:具有長達20年以上的使用壽命;
(4) 深度充放電能力: 幾乎可達到100%的充放電能力；
(5) 充放電次數大:可以達到1000萬次的充放電次數;
(6) 調頻性能高: 毫秒級達到精確的放電要求；
(7) 寬溫域: 運行溫度范圍寬-40C~+80C，無需溫度調節(jié)；
(8) 成本低:全生命周期運行成本低;
(9) 零衰減: 額定充放電量無衰減;
(10) 零維護:無需繁冗的系統(tǒng)維護；
(11) 高精準特性:可精準測算電量。
項目優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：
三個世界之最：總功率最大；單體儲電量最大；單體儲電能力參數最高的大規(guī)模飛輪儲能火電調頻項目。
二個突破：一是掌握大規(guī)模陣列式飛輪儲能的運行與控制方法，建立國內第一個全容量飛輪儲能與火電聯(lián)合調頻示范工程;二是突破了500kW級大功率飛輪單體的技術瓶頸，實現(xiàn)大功率飛輪單體的工程應用。
一個領先：核心技術通過工信部工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心成果檢定，技術整體達到國際領先水平。
該項目已取得6項發(fā)明專利，制定了2項團體標準，填補了我國飛輪儲能參與火電調頻領域的空白。項目對煤電與儲能聯(lián)合調頻技術深入研究，能夠大比例提升現(xiàn)有機組一次調頻和AGC調節(jié)（頻）能力，有助于電網實現(xiàn)高比例接入和大規(guī)模消納新能源的目的，對推動高效清潔熱電聯(lián)產機組與大規(guī)模新能源協(xié)調發(fā)展具有重要意義。同時通過促進大規(guī)?？稍偕茉聪{，實現(xiàn)電力行業(yè)綠色低碳發(fā)展，為電力系統(tǒng)低碳轉型和高質量發(fā)展開拓一條重要途徑。
飛輪儲能深度節(jié)能，靈武公司加快推進三改聯(lián)動，探索多種能源技術耦合，突破靈活性、低碳性及可靠性發(fā)展，在創(chuàng)新求變過程中，不僅增加了煤電兜底保障的底氣，更為新能源大規(guī)模并網和新型電力系統(tǒng)構建貢獻了自己的智慧和力量。
參與本次調研的單位包括：中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會、天津市松正電動汽車股份有限公司、武漢億緯儲能有限公司、北京寶光智中能源有限公司、三花新能源熱管理科技（杭州）有限公司、新風光電子科技股份有限公司、上海精能動力科技有限公司、上海派能能源科技股份有限公司、蘇州玻色智能科技有限公司、河南輝煌科技股份有限公司、廈門海辰儲能科技股份有限公司、浙江南都電源動力股份有限公司、西安中車永電電氣有限公司、廈門科華數能科技有限公司、廣東申菱環(huán)境系統(tǒng)股份有限公司、深圳市恩玖科技有限公司、杭州華塑科技股份有限公司、青鳥消防股份有限公司、國安達股份有限公司、廣東歐科空調制冷有限公司、湘能楚天電力科技有限公司、三河同飛制冷股份有限公司、Intertek天祥集團、物產中大金屬集團有限公司、廣東零壹工業(yè)技術有限公司、《第一財經》、《21世紀經濟報道》。
