中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近日，我國(guó)首座30MW飛輪儲(chǔ)能電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立調(diào)頻電站，在山西長(zhǎng)治屯留區(qū)開工建設(shè)。
項(xiàng)目總規(guī)模為30MW/6MWh，由120臺(tái)單體250kW飛輪儲(chǔ)能單元組成12個(gè)飛輪儲(chǔ)能陣列，總投資3.4億元，建設(shè)周期6個(gè)月，預(yù)計(jì)今年12月并網(wǎng)投產(chǎn)，建成后將接入山西電網(wǎng)，提供電網(wǎng)有功平衡等電力輔助服務(wù)。
關(guān)注兩個(gè)關(guān)鍵詞：30MW、獨(dú)立調(diào)頻。
飛輪獨(dú)立調(diào)頻項(xiàng)目
30MW飛輪獨(dú)立調(diào)頻電站什么概念？
國(guó)外飛輪儲(chǔ)能在電網(wǎng)調(diào)頻的應(yīng)用，典型項(xiàng)目有美國(guó)以氣電為主賓夕法尼亞州及紐約州，分別安裝了20MW飛輪儲(chǔ)能，用于電網(wǎng)調(diào)頻。飛輪系統(tǒng)目前已運(yùn)行超10年，從運(yùn)行效果來看，一個(gè)20MW飛輪儲(chǔ)能調(diào)頻電廠，相當(dāng)于火電機(jī)組調(diào)頻的20倍。
國(guó)內(nèi)飛輪儲(chǔ)能參與電網(wǎng)調(diào)頻的項(xiàng)目，多為復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻項(xiàng)目（飛輪儲(chǔ)能+其他儲(chǔ)能技術(shù)），以及火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻項(xiàng)目。
比如今年4月投運(yùn)的華電朔州飛輪+鋰電池復(fù)合儲(chǔ)能火力發(fā)電聯(lián)合調(diào)頻項(xiàng)目，總?cè)萘?MW，由4臺(tái)飛輪裝置和10組鋰電池組成復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)，可電網(wǎng)提供調(diào)頻服務(wù)；中核匯能二連浩特99MW風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)，由三臺(tái)1MW飛輪與3MW/3MWh的電池儲(chǔ)能共同構(gòu)成混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，為二連浩特風(fēng)電場(chǎng)提供一次調(diào)頻服務(wù)；2021年11月寧夏靈武電力光火儲(chǔ)耦合22MW/4.5MWh飛輪儲(chǔ)能工程開工，在2x600MW火電機(jī)組配置22MW/4.5MWh飛輪儲(chǔ)能進(jìn)行調(diào)頻，提高火電機(jī)組精準(zhǔn)靈活性，該項(xiàng)目目前已投運(yùn)。
山西30MW飛輪儲(chǔ)能獨(dú)立調(diào)頻電站，建成后將成為國(guó)內(nèi)首個(gè)規(guī)?；w輪儲(chǔ)能參與電力系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)頻的應(yīng)用案例，對(duì)飛輪儲(chǔ)能邁入規(guī)?；虡I(yè)示范具有重要意義。
什么是飛輪儲(chǔ)能？
飛輪儲(chǔ)能是一種物理儲(chǔ)能方式，原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪所擁有的慣性來儲(chǔ)存能量。充電時(shí)，飛輪電動(dòng)機(jī)加速旋轉(zhuǎn)，把電能轉(zhuǎn)換為飛輪的機(jī)械動(dòng)能并儲(chǔ)存起來；放電時(shí)，由高速旋轉(zhuǎn)的飛輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，將機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。
飛輪儲(chǔ)能就像一種可以儲(chǔ)存電能的陀螺。
飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)由飛輪、電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)、電力電子變換裝置三個(gè)核心部分組成。其中，飛輪決定儲(chǔ)存能量的多少，電力電子變換裝置決定輸入輸出能量的大小。
飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)具有響應(yīng)快、壽命長(zhǎng)、溫度適應(yīng)性好、效率高、容量大、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
1.響應(yīng)速度快：可達(dá)毫秒級(jí)充放電，工作轉(zhuǎn)速在3000-12000轉(zhuǎn)之間。
2. 壽命長(zhǎng)：循環(huán)次數(shù)上千萬次以上（化學(xué)電池理論上循環(huán)次數(shù)在6500次），壽命可達(dá)20年以上。
3.工作溫度范圍寬：對(duì)溫度不敏感，可靠性高。如航天衛(wèi)星上，溫度在±100℃之間，飛輪儲(chǔ)能可以穩(wěn)定供電。
4.轉(zhuǎn)換效率高：＞90%。
5.其他特點(diǎn)：綠色環(huán)保，電量不會(huì)隨隨時(shí)間衰減，維護(hù)成本低。
應(yīng)用場(chǎng)景
飛輪儲(chǔ)能主要應(yīng)用在電網(wǎng)調(diào)頻、軌道交通、航空航天、移動(dòng)電源車保電等領(lǐng)域。
飛輪儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域
圖源：泓慧能源
在軌道交通領(lǐng)域，在地鐵、高鐵、氫燃料大巴剎車進(jìn)站時(shí)利用飛輪儲(chǔ)能進(jìn)行制動(dòng)能量回收，實(shí)現(xiàn)了能量的二次利用，同時(shí)可作為應(yīng)急電源保證軌道交通系統(tǒng)安全。
在移動(dòng)電源車保電方面，2022北京冬奧會(huì)期間，部署了氫能源發(fā)電車，其搭載了磁懸浮飛輪設(shè)備，用于開幕式及各賽事場(chǎng)館應(yīng)急電源保障。
冬奧會(huì)氫能源發(fā)電車及車上飛輪儲(chǔ)能裝置
電網(wǎng)調(diào)頻方面，調(diào)頻是飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在電網(wǎng)中最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。在電網(wǎng)調(diào)頻過程中，飛輪系統(tǒng)可隨著電網(wǎng)的變化快速、有效地進(jìn)行有功/無功補(bǔ)償，平抑波動(dòng)負(fù)荷，緩沖發(fā)電輸出瞬變，為電網(wǎng)穩(wěn)定性保駕護(hù)航。
飛輪儲(chǔ)能對(duì)電網(wǎng)調(diào)頻的價(jià)值更多的是陪伴作用，目前比較常見的應(yīng)用是與火電及其他機(jī)組配合進(jìn)行調(diào)峰調(diào)頻，作為陪伴式的輔助調(diào)節(jié)手段。
除最近開工的鼎輪能源科技 (山西) 有限公司30MW飛輪儲(chǔ)能項(xiàng)目外，在部分省份發(fā)布的新型儲(chǔ)能示范項(xiàng)目中，出現(xiàn)了百兆瓦級(jí)的飛輪儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，如河北省的河北建投新能源圍場(chǎng)飛輪儲(chǔ)能示范項(xiàng)目、國(guó)合節(jié)能設(shè)備有限公司貝肯（石家莊）井陘飛輪儲(chǔ)能示范項(xiàng)目容量規(guī)模均達(dá)100MW；此外也有飛輪儲(chǔ)能與磷酸鐵鋰、鈉離子等的復(fù)合儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。
據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，截至2022年底，全球已投運(yùn)新型儲(chǔ)能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為45.7GW，飛輪儲(chǔ)能僅占新型儲(chǔ)能的1.0%；中國(guó)已投運(yùn)新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到13.1GW，飛輪儲(chǔ)能其中僅占0.1%。
相比于其他儲(chǔ)能技術(shù)，目前飛輪儲(chǔ)能成本仍較高，裝機(jī)規(guī)模在儲(chǔ)能市場(chǎng)中的占比還是很小。但材料主要是鋼材和電子元器件原材料成本較低，大規(guī)模制造后成本下降；此外，設(shè)備可精確測(cè)量和控制機(jī)械損耗很小，維護(hù)成較低。
飛輪儲(chǔ)能技術(shù)具有充放電循環(huán)次數(shù)多、指令響應(yīng)快、功率精度好、能量轉(zhuǎn)換效率高（可達(dá)90%）等特點(diǎn)，具備全生命周期費(fèi)用省、無污染、設(shè)備安全可靠等顯著優(yōu)勢(shì)。對(duì)于電網(wǎng)調(diào)頻，飛輪儲(chǔ)能可以說是一種陪伴式的輔助調(diào)節(jié)手段；與火電及其他機(jī)組配合進(jìn)行調(diào)峰調(diào)頻，與鋰電池等較為成熟的新型儲(chǔ)能技術(shù)組成復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)，擴(kuò)大項(xiàng)目容量、節(jié)約同生命周期內(nèi)電化學(xué)儲(chǔ)能電池組更換成本等，在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮價(jià)值。
項(xiàng)目位于山西，具備一定的地域經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。山西是電力外送大省，山西電網(wǎng)承擔(dān)了整個(gè)華北電網(wǎng)能源供應(yīng)及頻率穩(wěn)定調(diào)節(jié)的雙重任務(wù)，同時(shí)山西也是國(guó)內(nèi)首個(gè)為電力一次調(diào)頻付費(fèi)的地區(qū)。
飛輪儲(chǔ)能，作為獨(dú)立調(diào)頻項(xiàng)目，商業(yè)化路徑是怎樣的呢？我們且行且看。
