中國儲能網訊：5月24日，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“第十二期全國儲能產業(yè)巡回走訪調研”專家組一行走進清源合一。
隨著新能源在電力系統(tǒng)中的占比日益提升，電網的穩(wěn)定運行面臨前所未有的挑戰(zhàn)。風電、光伏的波動性導致頻率和電壓難以維持穩(wěn)定，傳統(tǒng)同步機組的退出也造成了系統(tǒng)慣量的缺失。這急需一種能夠快速響應、高頻次調節(jié)、具備長壽命和本質安全的儲能技術。飛輪儲能以其獨特的物理特性，被寄予厚望，成為解決這些問題的理想方案。然而，將這項高速、精密、在真空環(huán)境下運行的復雜技術從實驗室推向大規(guī)模產業(yè)化，卻是一條充滿工程與制造壁壘的道路。清源合一(杭州)科技有限公司正是這條道路上的探索者與突破者。
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深厚的研發(fā)基石：源于清華的技術沉淀
清源合一的基因深植于清華大學的科研沃土。首席科學家姜新建教授團隊，經過近30年的潛心研究，為飛輪儲能技術奠定了堅實的基礎。這種深厚的技術積累是清源合一敢于挑戰(zhàn)產業(yè)化難題的底氣所在。其核心技術體系涵蓋了飛輪儲能系統(tǒng)的方方面面，且多項技術已達到國際領先水平：
1.高強度轉子設計與制造：大儲能量高速飛輪的轉子需在高轉速下承受巨大應力，清源合一攻克了高強鋼/復合材料轉子的本質安全設計與優(yōu)化制造工藝。
2.大承載力磁懸浮軸承與跌落保護：這是飛輪高速穩(wěn)定運行和安全的關鍵。公司掌握了磁懸浮軸承的優(yōu)化設計、魯棒控制以及能動/非能動相結合的多級跌落保護技術，有效應對了高速轉子失穩(wěn)的風險。
3.高速電機設計與散熱：飛輪電機需在真空環(huán)境下高效運行，散熱成為一大挑戰(zhàn)。清源合一解決了真空下電機轉子的高效散熱問題，并優(yōu)化了多相永磁電機設計以降低損耗。
4.精密電力電子與控制系統(tǒng)：實現(xiàn)飛輪的高頻次充放電、陣列協(xié)同以及對電網的主動支撐，離不開高性能變流器和先進的控制策略。公司開發(fā)了基于SiC/IGBT變流器的快速充放電控制，以及動態(tài)分組、智能分配負荷的飛輪陣列協(xié)控系統(tǒng)，和能協(xié)調物理慣量、虛擬慣量、調頻調壓的電網主動支撐系統(tǒng)。
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兩大核心產品線：工程實現(xiàn)的挑戰(zhàn)
清源合一推出了兩大系列飛輪產品，分別瞄準電網慣量和高頻調頻兩大核心需求，而每一款產品都凝結著復雜的工程實現(xiàn)：
1.新型磁懸浮慣量飛輪（QF-IF系列）
這項國際首創(chuàng)的技術，旨在為電網提供所需的機械慣量。其代表型號QF-IF-5000/3，短時有功功率超過6MW，轉動慣量高達2000kgm2，重量達到50噸，尺寸龐大（12.6x2.3x3米）。制造如此大型、高慣量的旋轉機械，并確保其精度和穩(wěn)定性，其結構設計、材料選擇、超重部件的加工和組裝都帶來了巨大的工程挑戰(zhàn)。
2.高速先進飛輪（QF-FW系列）
主要用于高頻次調頻和功率平滑。以QF-FW-1500/42型號為例，額定功率1.5MW，儲能量42kWh，轉速高達11000轉/分鐘。實現(xiàn)如此高轉速下的穩(wěn)定運行，對轉子的動平衡、軸承精度、真空度和電機性能提出了極致要求。系列中其他型號（如500kW/50kWh, 300kW/5kWh等）雖然功率能量不同，但同樣需要克服高速、精密制造和系統(tǒng)集成的難題。
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產業(yè)化之路的挑戰(zhàn)：從原型到產線的跨越
擁有核心技術和原型產品，距離規(guī)模化生產和商業(yè)成功仍有巨大鴻溝。飛輪儲能的產業(yè)化尤其艱難，因為它對生產制造和場地的要求極為苛刻：
1.極端嚴苛的廠房條件
與標準化的電池模組生產線不同，飛輪本體的制造和測試需要非同尋常的硬件設施。首先是電力需求巨大，單個測試工位就需要數(shù)兆瓦級的供電能力，整個廠房變壓器容量需達到4500kW以上。其次是廠房高度和吊裝能力，為了吊裝、組裝和維護高達3米多的設備，需要配備大噸位行車。
2.超高要求的測試基礎
更具挑戰(zhàn)性的是用于設備測試的基礎坑。這種深坑涉及到房屋結構安全，需使用高強度混凝土（CCM）澆筑，并進行多層（如三層）防水處理，以應對地下水滲透等問題。
3.復雜的系統(tǒng)集成與現(xiàn)場調試
飛輪系統(tǒng)是將高速旋轉機械、精密磁懸浮、大功率電力電子和復雜控制系統(tǒng)集成的產物。所有部件需要在真空環(huán)境下協(xié)同工作。即使在工廠完成出廠試驗，運輸?shù)浆F(xiàn)場后，環(huán)境變化（如新疆項目的經驗）仍然需要專業(yè)的調試人員進行細致的重新調試，確保整體性能達標。
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邁向規(guī)?；汗S投產與大型項目牽引
清源合一深知，要實現(xiàn)飛輪的產業(yè)化，必須跨越這些制造和工程壁壘。為此，公司采取了“北京研發(fā)/中試+杭州量產”的雙基地策略。北京基地側重于前沿研發(fā)和小型樣機驗證，而位于杭州蕭山的生產基地，正是為滿足兆瓦級飛輪的量產需求而建設的。該基地擁有4200平方米的建筑面積，并按照飛輪生產的特殊要求進行了高標準建設，規(guī)劃年產能100兆瓦。
國家和地方重點項目的牽引，為清源合一提供了展示和驗證其產業(yè)化能力的絕佳平臺。內蒙古二連浩特風電場的MW級飛輪+鋰電混合儲能示范項目，是公司早期在新能源場站應用和混合儲能控制方面的探索與成功實踐。而正在執(zhí)行的國家“十四五”重點研發(fā)計劃專項，更是將清源合一推向了規(guī)?；慨a的前沿。在該項目中，公司將研制和生產MW級磁懸浮高速飛輪和慣量飛輪，并應用于新疆風電場和青海光伏電站建設50MW的示范工程。這項億元級的訂單不僅是對公司技術實力的認可，更是驅動杭州基地實現(xiàn)產能爬坡和驗證其大規(guī)模生產制造能力的關鍵。與中國華電、中國綠發(fā)等大型電力央企的合作，也為其產品的可靠性和市場接受度提供了有力背書。
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商業(yè)化前景：高性能疊加規(guī)?；?/strong>
雖然飛輪儲能的初始投資相對較高，且依賴電網輔助服務政策的落地，但其高頻次、超長壽命（200萬次循環(huán)以上，設計壽命20年）的優(yōu)勢在高頻調節(jié)場景下能夠顯著降低全生命周期成本。隨著產業(yè)化規(guī)模的擴大，生產成本將進一步優(yōu)化。
各地調頻等輔助服務市場的逐步開放和結算政策的落地（如山西、東北等地），為飛輪儲能提供了明確的收益來源。清源合一正積極參與市場，通過高性能產品爭取市場份額，并通過規(guī)?；a降低單位成本，提升競爭力。與電網公司及發(fā)電企業(yè)的良好合作關系，也有助于推動飛輪儲能在更多場景的應用，并促進更合理的價值體現(xiàn)機制形成。
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結語：飛輪儲能產業(yè)化的排頭兵
從清華實驗室的理論突破，到經歷早期項目的工程驗證，再到建設高標準量產基地并承接國家重點示范工程，清源合一成功地克服了將飛輪儲能這項復雜技術進行產業(yè)化的重重壁壘。他們不僅掌握了核心技術，更建立了MW級產品的生產制造能力，并通過實際項目證明了其產品的可靠性和市場價值。
清源合一的故事，是硬科技走向產業(yè)化的生動縮影。憑借源于清華的深厚技術積累和在產業(yè)化道路上的不懈努力，清源合一正成為中國飛輪儲能領域的排頭兵，為構建適應高比例新能源的新型電力系統(tǒng)貢獻著關鍵力量。
