飞轮储能技术研究报告
飞轮储能(整理)
飞轮储能一.飞轮储能原理飞轮储能是通过电动/发电互逆式双向电机，电能与高速运转飞轮的机械动能之间的相互转换与储存，并通过调频、整流、恒压与不同类型的负载接口。
典型的飞轮储能系统由飞轮本体、轴承、电动/发电机、电力转换器和真空室5个主要组件构成。
在实际应用中，飞轮储能系统的结构有很多种。
图1是一种飞轮与电机合为一个整体的飞轮储能系统。
充电时，电动/发电机通过转换器接外电源作电动机运行,把飞轮转子快速加速到非常高的转速,于是电能转化为动能储存起来。
放电时,电动/发电机作发电机运行,通过电子转换器向负载输出电能,转子转速下降,动能转化为电能。
二.飞轮储能的关键技术飞轮电池的原理简单，主要结构和运行方法已经基本明确，但要实现起来却并不容易,要突破的关键技术有：(1)飞轮转子的设计：转子动力学，强度和密度的优化；(2)磁轴承和真空设计：低功耗，动力设计，高转速，长寿命；(3)功率电子电路：高效率，高可靠性，低功耗电动\发电机；(4)安全及保护特性：不可预期动量传递，防止转子爆炸可能性，安全轻型保护壳设计；(5)机械备份轴承：磁轴承失效时支撑转子。
飞轮储能方法一直未能得到广泛的应用，其原因主要有三个：1.飞轮本身的能耗主要来自轴承摩擦和空气阻力。
人们曾通过改变轴承结构，如变滑动轴承为滚动轴承、液体动压轴承、气体动压轴承等来减小轴承摩擦力，通过抽真空的办法来减小空气阻力，轴承摩擦系数已小到0.001。
即使如此飞轮所储的能量在一天之内仍有25％被损失，仍不能满足高效储能的要求。
2. 常规的飞轮是由钢（或铸铁）制成的，储能有限。
例如，欲使一个发电力为100万千瓦的电厂均衡发电，储能轮需用钢材150万吨！3. 要完成电能机械能的转换，还需要一套复杂的电力电子装置。
三.飞轮储能技术的进展近年来，飞轮储能技术取得突破性进展是基于下述三项技术的飞速发展：一是高能永磁及高温超导技术的出现；二是高强纤维复合材料的问世；三是电力电子技术的飞速发展。
飞轮储能系统的工作原理分析
飞轮储能系统的工作原理分析飞轮储能系统是一种常见的能量存储和释放装置，其工作原理基于机械能的转化和存储。
本文将对飞轮储能系统的工作原理进行详细分析。
一、飞轮储能系统的基本结构飞轮储能系统由主要组成部分组成，包括飞轮、轴承、电机/发电机、能量转换装置以及控制系统。
1. 飞轮：飞轮是飞轮储能系统最核心的部分，通常由高强度材料制成，如碳纤维复合材料。
其结构设计旨在保证机械能的存储和释放效率。
2. 轴承：轴承用于支撑和保持飞轮的旋转，通常采用高性能轴承，如磁悬浮轴承或气体轴承，以减小能量损失和摩擦。
3. 电机/发电机：电机用于将电能转化为机械能，使飞轮旋转起来；发电机则负责将旋转的机械能转化为电能，实现能量的存储。
4. 能量转换装置：能量转换装置用于控制能量的流动和转化，以确保能量的高效传输。
常见的装置包括液力耦合器、离合器等。
5. 控制系统：控制系统用于监测和控制飞轮储能系统的运行，包括电压、转速、温度等参数的检测和调节，以确保系统的安全和稳定。
二、飞轮储能系统的工作原理飞轮储能系统的工作原理基于动能的存储和释放。
其整体工作流程可以分为三个主要阶段，即储能阶段、存储阶段和释能阶段。
1. 储能阶段：在储能阶段，电机驱动飞轮进行高速旋转，将电能转化为机械能并存储在飞轮中。
电机通过电源获得能量，并通过能量转换装置将能量输入到飞轮上。
2. 存储阶段：在存储阶段，飞轮继续保持高速旋转，机械能得以有效存储。
此时，控制系统负责监测和调节飞轮的转速和温度，以确保飞轮处于安全运行状态。
3. 释能阶段：在需要释放能量时，控制系统通过控制电机/发电机的工作模式来实现能量的释放。
如果需要将储存的机械能转化为电能供外部使用，则发电机将以逆向的方式工作，将机械能转化为电能输出；如果需要将储存的机械能转化为机械功对外界进行作业，则电机将输出能量，驱动外部设备工作。
三、飞轮储能系统的优势和应用领域1. 优势：飞轮储能系统具有高功率密度、快速响应、长寿命和高效率等优点。
储能发电实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解储能发电的基本原理和组成；2. 掌握储能发电设备的操作方法和注意事项；3. 分析储能发电系统的性能，为实际应用提供参考。
二、实验原理储能发电是将能量从一种形式转换为另一种形式，以实现能量的储存和释放。
常见的储能发电方式有：电池储能、飞轮储能、氢储能等。
本实验采用电池储能方式，通过电池将电能储存起来，在需要时释放电能，实现发电。
三、实验设备1. 储能电池组：由多个电池单元串联而成，用于储存电能；2. 充放电控制器：用于控制电池组的充放电过程；3. 可调电压电源：用于模拟实际发电过程中的电压变化；4. 电流表、电压表：用于测量电池组的充放电电流和电压；5. 示波器：用于观察电池组的充放电波形；6. 实验平台：用于搭建储能发电实验系统。
四、实验步骤1. 搭建实验系统：将电池组、充放电控制器、可调电压电源、电流表、电压表、示波器等设备连接到实验平台上。
2. 初始化电池组：将电池组充满电，确保电池组处于良好状态。
3. 测试电池组性能：通过充放电控制器对电池组进行充放电，测量电池组的充放电电流、电压、容量等参数，分析电池组的性能。
4. 改变电压：调整可调电压电源的输出电压，观察电池组的充放电性能变化，分析电池组在不同电压下的性能。
5. 测试电池组寿命：进行多次充放电循环，观察电池组的容量衰减情况，评估电池组的寿命。
6. 分析实验数据：将实验数据整理成表格，分析电池组的充放电性能、寿命等指标。
五、实验结果与分析1. 电池组性能测试结果：通过充放电控制器对电池组进行充放电，测量电池组的充放电电流、电压、容量等参数。
实验结果显示，电池组充放电性能良好，充放电电流、电压稳定，容量符合设计要求。
2. 电压变化对电池组性能的影响：在改变电压的实验中，电池组的充放电性能基本稳定，未出现明显下降。
说明电池组在不同电压下具有较好的适应性。
3. 电池组寿命测试结果：经过多次充放电循环，电池组的容量衰减在可接受范围内，符合设计要求。
飞轮储能系统的动力学特性分析
飞轮储能系统的动力学特性分析飞轮储能系统是一种以高速旋转的飞轮作为储能元件的系统，通过控制飞轮的转速和惯量来实现能量的储存和释放。
在能源转型和可再生能源的推广中，飞轮储能系统被广泛应用于电力系统、交通运输和航空航天等领域。
本文将从动力学的角度对飞轮储能系统的特性进行分析，探讨其应用中的关键问题和挑战。
一、飞轮储能系统的基本原理飞轮储能系统基于动能的原理，将电能转化为飞轮的动能，从而实现能量的储存。
当外部电源供给电能时，电机将电能转化为机械能，驱动飞轮高速旋转；而在需要释放储能时，飞轮将储存的动能转化为电能，通过发电机输出。
飞轮的惯性和转动速度是决定系统能量储存和释放能力的关键因素。
二、飞轮储能系统的动力学特性1. 飞轮的转速动态特性飞轮储能系统的转速是其动力学特性的核心指标。
在能量储存阶段，当外部电源向飞轮输送能量时，飞轮的转速逐渐增加；而在能量释放阶段，转动的飞轮将转动惯量转化为电能，转速逐渐减小。
由于能量传递的不可逆性，飞轮转速的动态特性受到很大影响，需要进行有效控制和优化设计。
2. 飞轮系统的振动特性飞轮的高速旋转会带来系统的振动问题。
振动是由于转子不平衡、轴承摩擦等因素引起的，对飞轮储能系统的稳定性和安全性产生重要影响。
通过分析和优化飞轮转子的结构和平衡性，可以降低系统的振动水平，提高系统的可靠性和使用寿命。
3. 飞轮系统的能量转换效率飞轮储能系统的能量转换效率是评估其性能的重要指标。
能量传递中的能量损耗主要包括机械损耗、传动损耗和电能转换损耗等。
优化飞轮转子的材料和结构设计、提高电机和发电机的效率、减少能量传输过程中的损耗都可以提高系统的能量转换效率。
三、飞轮储能系统的应用问题和挑战1. 系统稳定性和控制策略飞轮储能系统的高速旋转和能量转换过程对系统的稳定性提出了更高要求。
针对不同的应用场景，需要设计合适的控制策略来保持系统的运行稳定，并解决系统在长时间运行过程中的热和摩擦问题。
2. 安全性和可靠性飞轮储能系统的高速运转带来了一系列的安全和可靠性问题。
国外飞轮储能技术状况
国外飞轮储能技术状况人类对飞轮的应用始于2000多年前，当时陶工所用的制陶转轮被认为是飞轮最早的应用。
18世纪发明的蒸汽机装有大飞轮，以增加轮轴旋转的惯性，使活塞的往复运动变换成旋转运动时转速均匀。
上世纪50年代，学者们开始研究用于电动汽车的储能飞轮，但受当时飞轮转子材料、支承技术、电能变换技术的限制，没有取得实质进展[1]。
上世纪70～80年代，石油危机爆发，美国能源部（DOE）开始大力资助能源项目，其中包括集成超级储能飞轮的电动汽车项目。
80年代初，DOE还资助了卫星航天飞轮的研究，项目在美国航空航天局（NASA）Glenn研究中心的领导下开展，先后在低地轨道卫星储能/姿控系统研制、复合材料转子制作、电磁悬浮轴承等方面做出开拓性工作[2～4]。
飞轮储能系统的典型结构主要由飞轮转子、轴承、电动/发电机、真空系统以及附属的电力电子控制设备等组成（见图1）。
飞轮储能系统的工作模式主要分为充电模式、保持模式和放电模式。
上世纪90年代，飞轮转子材料、支承技术、电能变换技术取得重大突破，飞轮储能技术以此为基础，也随之取得了重大进展。
以碳纤维为代表的纤维材料，抗拉强度可超过4000MPa，能承受1000m/s以上的线速度，大幅提高了飞轮的储能密度；支承技术以微损耗磁轴承技术为代表，主要包括永磁轴承、电磁轴承以及超导磁悬浮轴承，配合真空技术，大幅降低了飞轮高速旋转时轴承的损耗和空气摩擦损耗；电力电子技术可以灵活地对电能进行变换与控制，功率变换范围从1W量级到数百兆瓦量级，易于实现飞轮转动动能与电能之间的变换。
2 飞轮储能技术全球发展格局从20世纪90年代至今，全球飞轮储能技术的研发力量主要集中在美国、欧洲和日本。
在飞轮技术基础应用研究、关键技术及制造工艺、飞轮储能产品产业化开发与市场运作等方面，美欧日都远远领先于其他国家，全球研发格局一度呈现出三足鼎立的局面。
随着其他国家对储能技术的重视和大力投入，多极化趋势日益明显。
飞轮储能系统的设计与优化
飞轮储能系统的设计与优化飞轮储能系统是一种创新的能源储存技术，它利用高速旋转的飞轮来储存和释放能量。
这种系统具有高效、可靠和可持续的特点，在解决能源供需不平衡和提高能源利用效率方面有着广阔的应用前景。
本文将从设计与优化的角度，探讨飞轮储能系统的相关问题。
一、飞轮储能系统设计考虑的因素1. 飞轮选择：飞轮的选材和制造工艺直接影响系统的性能。
高强度、耐热和低摩擦系数的材料是制造高性能飞轮的基础。
同时，制造工艺的精细度和成本也需要考虑。
2. 飞轮容量：飞轮容量与系统的储能能力相关。
容量过小会影响储能效果，容量过大则增加了制造和维护的成本。
因此，需要权衡各方面因素，选择适当的飞轮容量。
3. 飞轮旋转速度：飞轮旋转速度直接影响储能效率和输出功率。
过高的旋转速度可能导致能量损失过大，而过低则影响系统的输出能力。
因此，在设计过程中需要确定合适的旋转速度。
二、飞轮储能系统的性能优化方法1. 降低能量损失：减小飞轮的摩擦和磁滞损耗是提高系统效率的关键。
通过优化轴承和磁悬浮系统，减少能量的损失。
同时，合理设计飞轮表面的光洁度和润滑系统，降低摩擦损失。
2. 提高系统响应速度：飞轮储能系统需要在能量储存和释放之间实现快速切换。
因此，优化控制算法和电子控制系统，提高系统的响应速度和稳定性是关键。
在增加输出功率的同时，保证系统的安全性。
3. 系统安全性设计：飞轮储能系统具有高速旋转的特性，因此系统的安全性设计十分重要。
添加防护装置和控制系统，确保在突发情况下系统能够安全停止。
此外，应考虑飞轮的制动和冷却系统，避免过热和超速。
三、飞轮储能系统的应用前景和挑战1. 应用前景：飞轮储能系统在航天、轨道交通和可再生能源等领域具有广泛应用前景。
其高能量密度和快速响应特性使其成为解决能量存储与释放问题的理想选择。
2. 技术挑战：飞轮储能系统仍面临着一些技术挑战。
如何降低系统的成本、提高飞轮的制造精度和运行稳定性是当前亟待解决的问题。
同时，与传统储能技术相比，飞轮储能系统的规模和容量有限，限制了其在大规模能源储存方面的应用。
飞轮储能技术
飞轮储能技术研究汽车08-2班张吉泉0707130226摘要：介绍了飞轮储能技术的基本原理和应用•飞轮储能技术作为一种新型能源储备方式，具有大储能、高功率、无污染、适用广、维护简单、可实现连续工作等优点越来越为世界各国所重视，成为研究热点。
关键词：飞轮储能；电力；复合材料；飞轮电池引言：近年来•世界各地屡屡发生大面积停电等重人电力事故•美国、加拿人、英国、瑞典、意人利等都遭遇了地铁瘫痪、民航、铁路运输中断等事故•经济损失达上千亿美元•大面积停电和严重缺电能够迅速波及整个网络•其损失和造成的影响都是难以估量的•采取一些有效的措施把用电低谷时多余的电能储存起来•在用电高峰时释放出来缓解用电压力是各国都在积极考虑的问题•现在己采取的储能技术有机械储能（飞轮、抽水、弹簧、压缩空气等）、热能蓄能（显热、潜热、蒸发、融解、升华等卜电磁蓄能（电容器、超导等）和化学蓄能（蓄电池、合成燃料、浓度差发电、物理化学能量等）•其中发展最快、规模最大的是抽水蓄能•其次是压缩空气蓄能•排在第二位的就是飞轮蓄能•飞轮蓄能装置可配置在城市和用电中心附近的变电所•用来调峰调频•它的规模己达几十和几百MW 级•特别是由于高温超导磁力轴承的开发和应用•将加速飞轮储能技术的发展•与其他形式的储能方式相比较•飞轮储能具有大容量、高效率、无限循环寿命、零排放、无污染和装置对环境无要求等优点1飞轮储能原理飞轮储能系统主要包括3个部分：⑴转子系统;（2）支撑转子的轴承系统；（3）转换能量和功率的电动/发电机系统•另外还有一些支持系统，如真空、深冷、外壳和控制系统•基木结构如图1所示•图1飞轮储能结构示意图1 .1飞轮转子飞轮转子是飞轮储能系统的一个重要的组成部分.储存在飞轮内的动能E用下式表示为轮所用材料强度的限制•其转动角速度有一个上限•超过此上限•飞轮将会因离心力而发生破坏•因此•储能计算公式则可表示为' 式中e为飞轮单位重量的储能能。
飞轮储能技术及应用
飞轮储能技术及应用一、引言飞轮储能技术是一种高效、可靠且可持续的能量储存和释放系统。
它通过将机械能转化为电能，并在需要时将其转化回机械能，实现能量的储存和释放。
本文将详细介绍飞轮储能技术的原理、应用领域以及未来发展方向。
二、原理飞轮储能技术的原理基于动能守恒定律。
当飞轮旋转时，它具有一定的动能。
通过将电能转化为机械能，飞轮开始旋转并储存动能。
当需要释放能量时，飞轮将机械能转化回电能，供应给外部设备使用。
三、应用领域3.1 电力系统飞轮储能技术在电力系统中有广泛的应用。
它可以作为短时储能设备，用于平衡电力系统的负荷波动。
当电力需求增加时，飞轮储能系统可以释放储存的能量，满足电力需求；当电力需求减少时，飞轮储能系统可以吸收多余的电能并储存起来，以备不时之需。
3.2 交通运输飞轮储能技术在交通运输领域也有广泛的应用。
它可以作为电动车辆的辅助能源系统，提供额外的动力支持。
通过将制动能量转化为机械能并储存起来，飞轮储能系统可以在车辆需要加速时释放能量，提高车辆的加速性能和燃油效率。
3.3 工业制造飞轮储能技术在工业制造中也有重要的应用。
它可以用于峰值负荷削峰填谷，提高能源利用率。
在工业制造过程中，能量需求通常存在波动，而飞轮储能系统可以平滑能量供应，减少能源浪费。
3.4 可再生能源飞轮储能技术对于可再生能源的集成具有重要意义。
可再生能源如太阳能和风能具有间歇性和不稳定性，而飞轮储能系统可以作为能量储存设备，平衡能源供应和需求之间的差异，提高可再生能源的利用效率。
四、未来发展方向4.1 提高储能效率目前飞轮储能技术的储能效率还有一定的提升空间。
未来的研究应该集中在减少能量转化过程中的能量损耗，提高储能系统的效率。
4.2 提高安全性飞轮储能系统在高速旋转时存在一定的安全风险。
未来的研究应该致力于提高飞轮储能系统的安全性，防止意外事故的发生。
4.3 降低成本目前飞轮储能技术的成本较高，限制了其在大规模应用中的推广。
飞轮储能技术的开发与应用
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1m兆瓦飞轮储能技术方案
1m兆瓦飞轮储能技术方案一、引言飞轮储能技术是一种通过将机械能转化为电能进行储存的技术。
随着能源需求的不断增长和可再生能源的快速发展，储能技术成为解决能源供应不稳定性的关键。
本文将介绍一种1m兆瓦飞轮储能技术方案，该方案具有高效、可靠和环保等特点。
二、技术原理1m兆瓦飞轮储能技术方案基于离心力原理进行能量储存和释放。
该方案由以下几个核心组件组成：1. 飞轮：采用高强度材料制成的大型旋转部件，具有高速旋转的能力。
2. 轴承系统：用于支持飞轮的旋转，保证其平稳运行。
3. 动力系统：通过电机将电能转化为机械能，将飞轮带动旋转。
4. 能量转换系统：将旋转的机械能转化为电能进行储存。
5. 控制系统：监测和控制飞轮的旋转速度和能量转换过程。
三、工作原理1m兆瓦飞轮储能技术方案的工作原理如下：1. 充能过程：电能通过动力系统转化为机械能，驱动飞轮高速旋转。
同时，能量转换系统开始将旋转的机械能转化为电能，并储存在电池或超级电容器中。
2. 放能过程：当需要释放储存的能量时，控制系统通过电机将机械能传递给飞轮，使其继续旋转。
同时，能量转换系统将旋转的机械能转化为电能，并供应给外部电网或其他设备使用。
四、优势和应用1m兆瓦飞轮储能技术方案具有以下几个优势：1. 高效性：飞轮储能技术具有高能量密度和高功率密度的特点，能够在短时间内高效地存储和释放能量。
2. 可靠性：飞轮储能技术无污染、无燃烧物排放，具有长寿命和高可靠性，适用于长期运行和频繁充放电的应用场景。
3. 环保性：相比传统的化石能源，飞轮储能技术可以有效减少对环境的污染和温室气体的排放，符合可持续发展的要求。
1m兆瓦飞轮储能技术方案在以下领域具有广泛的应用前景：1. 电力系统：飞轮储能技术可以用于电力系统的峰谷调峰和频率调节，提供稳定可靠的电力供应。
2. 交通运输：飞轮储能技术可以应用于电动汽车、高铁和轨道交通等领域，提供高效、环保的动力支持。
3. 工业领域：飞轮储能技术可以用于工业生产过程中的能量储存和释放，提高能源利用效率和经济效益。
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飞轮储能技术研究报告1飞轮储能技术原理简介飞轮储能的概念起源于20世纪70年代，但囿于当时的技术水平，该技术并没有得到实际应用；直到20世纪90年代，随着碳纤维材料的广泛应用和磁轴承技术的发展，飞轮电池被美国科学家研发成功。
它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能，实现电能和机械能的相互转化，工作过程中不会造成任何污染。
飞轮储能(Flywheel Energy Storage)属于一种物理储能的方式，通过电力电子设备驱动飞轮进行高速旋转，利用飞轮高速旋转时所具备的动能进行能量存储，通过电动/发电一体化双向高效电机配合真空中的飞轮实现电能和动能的双向转换，如图1所示。
图1飞轮储能系统的工作原理飞轮储能系统主要由高强度合金或复合材料做成的飞轮转子、高速轴承、电动/发电机、电力转换器、真空安全罩等部分组成，如图2所示。
图2 飞轮储能系统的本体结构飞轮储能设施充放电的具体实现方式为：（1）当飞轮存储能量时，电动/发电一体化双向高效电机实现电动机运行状态，将电能转换为飞轮转子的动能，飞轮转速升高实现能量的存储；（2）当飞轮释放能量时，电动/发电一体化双向高效电机实现发电机运行状态，将高速旋转的飞轮转子动能转换为电能，飞轮转速下降实现能量的释放。
飞轮所存储的能量计算公式为：221ωJ E =，其中J 为飞轮的转动惯量，ω为飞轮旋转的角速度。
从上述公式中可以看到，飞轮存储的能量值与飞轮转速的平方，以及飞轮的转动惯量成正比。
飞轮的转动惯量取决于飞轮的质量分布和半径，在飞轮体积和质量分布一定的情况下通过提高飞轮的转速可以更为显著地提高飞轮存储的能量值。
飞轮储能系统的控制策略原理如图3所示：图3 飞轮储能系统的控制策略从图3可以看到，飞轮储能系统共有三种工作状态，分别为充电、维持和放电，可根据系统电压的高低自动响应充放电动作。
当系统电压抬高，电压值U>U2+a 时，飞轮储能系统处于充电状态，吸收外部电能进行存储，充电的功率随系统电压的升高而增大；当系统电压降低，电压值U <U2-a 时，飞轮储能系统处于放电状态，向外部释放电能，放电的功率随系统电压的降低而增大；当系统电压值在空载电压附近波动时，为飞轮的旋转维持区域[U2-a, U2+a]，飞轮执行维持转速指令，处于不充电、不放电的空转状态。
除了以母线电压作为飞轮储能系统充放电的控制参数外，还可以选择母线电流、能量潮流等七种电能参数作为控制参数，控制逻辑不变，此处不再详述。
2飞轮储能的分类从飞轮的特性上分，可分为功率性飞轮和能量型飞轮。
功率型飞轮，指存储的能量总量较小，但是单体功率较大，充放电速度较快，响应较为迅速，且可以频繁充放电的飞轮，这种飞轮适合于电网调频、负荷侧功率波动较大且频繁的应用场景；能量型飞轮，是指存储的能量总量较大，充放电时间较长的飞轮，这种飞轮适合电网调峰、负荷侧功率短期波动较小的应用场景。
从飞轮的材质上分，目前市场上成熟的技术包括钢制飞轮和复合材料飞轮两类。
钢制飞轮的研究时间较长，应用较成熟，但飞轮工作时一旦发生事故，高速旋转的飞轮会击碎容器飞出，造成较大危险；复合材料飞轮因其材质和结构的特殊性，具备钢制飞轮储能装置所不能具备的诸多优势，如设备运行绝对安全（无转子解体后击穿壳体的风险）、可频繁深度充放电（北京地铁在用GTR飞轮储能装置每小时充放电次数高达350次以上）、生命周期内基本免维护（无需定期探伤，维护项目只涉及定期更换冷却液）等，也因此多被选用到对设备安全性要求较高，需要设备充放电次数较频繁，要求设备具备便捷确定和少维护的应用场景，如：航空航天（卫星储能电池，综合动力和姿态控制）、核工业（铀浓缩离心机与棒控电源）、军事（大功率电磁炮）、轨道交通（地铁再生制动能量回收，电动汽车能量回收与加速性能提高）等。
3典型飞轮储能项目简介目前，飞轮储能技术已经在美国、加拿大等国家得到较好的推广，并已积累15年以上的运行经验；在我国，飞轮储能技术也已经得到逐步推广普及，各类示范项目运行情况良好，逐步得到市场认可。
根据公开资料整理的国内外主要飞轮制造商和研究机构的产品技术指标如图4所示。
图4 主要飞轮储能产品列表目前美国公司Beacon Power在美国纽约州及宾夕法尼亚州建有两个电网侧飞轮储能项目，规模均为20MW，分别于2011年6月和2014年7月全面投入商运，目前为止运行安全且取得较好的经济效益，如图5所示；加拿大公司Temporal Power在安大略省也建了一座规模为5MW的飞轮储能项目，2016年2月投运，运行良好，该储能电站主要配合附近的20 MW风电场运行，可以平滑风电出力也可对风电场提供无功补偿，如图6所示；飞轮储能同样适用于光伏电站：2018年4月Amber Kinetics公司在美国马萨诸塞州与370 kW光伏发电系统配套运行128 kW/512 kWh的飞轮项目投运，运行情况良好，如图7所示。
图5 宾夕法尼亚州20MW飞轮调频电站图6 安大略省风电场配套5MW飞轮储能电站图7 马萨诸塞州光伏配套128kW飞轮储能电站目前飞轮储能技术已在国内火电机组联合调频、轨道交通能量回收、新能源消纳等领域得到推广。
国内部分火电机组-飞轮联合调频项目如图8所示；北京地铁房山线飞轮储能项目于2019年4月投运，运行情况良好，用户反馈意见如图9；英利集团开展的飞轮储能促进新能源消纳项目于2016年6月投运，运行情况良好，用户反馈意见如图10。
图8 国内部分火电机组-飞轮联合调频项目图9 北京地铁飞轮储能项目意见书图10英利集团飞轮储能项目意见书4飞轮储能与其他储能方式的技术特性对比分析目前，已开发并得到成熟应用的储能技术主要可分为物理储能和化学储能两大类，如图11所示。
物理储能主要包括抽水储能、飞轮储能、压缩空气储能、蓄热蓄冷技术等；化学储能则包括各类蓄电池、超级电容器、可再生燃料电池（如金属—空气电池，氢能：电解水制氢—储氢—燃料电池发电）、液流电池和电制氢、电制天然气技术等。
储能技术手段物理储能化学储能机械式储能储热/蓄冷技术电气储能电化学储能化学类储能抽水蓄能压缩空气储能飞轮储能储热技术蓄冷技术超级电容器超导储能锂离子电池钠硫电池铅酸电池液硫电池电制氢电制天然气图11常用储能技术手段根据CNESA（中关村储能产业技术联盟）全球储能项目库的统计，截至2019年底，全球已投运储能项目累计装机规模184.6GW，同比增长1.9%。
其中，抽水蓄能的累计装机规模最大，为171.0GW，同比增长0.2%；电化学储能的累计装机规模紧随其后，为9520.5MW；在各类电化学储能技术中，锂离子电池的累计装机规模最大，为8453.9MW。
如图12和图13所示。
图12 全球储能市场累计装机规模（截止2019年年底）图13 全球电化学储能市场累计装机规模及增长情况根据CNESA全球储能项目库的统计，截至2019年底，我国已投运储能项目累计装机规模32.4GW，占全球市场总规模的17.6%，同比增长3.6%。
其中，抽水蓄能的累计装机规模最大，为30.3GW，同比增长1.0%；电化学储能的累计装机规模位列第二，为1709.6MW，同比增长59.4%；在各类电化学储能技术中，锂离子电池的累计装机规模最大，为1378.3MW。
如图14所示。
图14 中国储能市场累计装机规模（截止2019年年底）近几年，我国电化学储能技术一直保持快速增长态势，年复合增长率（2015-2019）达到79.7%，相对而言，物理储能技术虽然增速缓慢，但是压缩空气储能和飞轮储能在2019年均实现了各自的应用突破：国内GW级压缩空气储能项目——葛洲坝肥城1.25GW/7.5GWh 盐穴压缩空气储能电站开工建设；国内兆瓦级飞轮储能技术应用方面也实现0的突破——北京地铁房山线广阳城站GTR 1MW飞轮储能实现商用，填补了国内应用飞轮储能装置解决城市轨道交通再生制动能量回收方式的空白。
在众多储能技术方式中，飞轮储能具有其特殊优势：与各类化学储能方式相比，飞轮储能具有储能密度高、充放电速度快、效率高、寿命长、无需特殊维护、无污染、应用范围广、适应性强等优点；与抽水蓄能、压缩空气储能等物理储能方式相比，飞轮储能具有建设地点不受自然环境条件限制、充放电速度快、应用范围广等优点。
飞轮储能与其他常用储能方式的优缺点对比见表1。
类型建设占地单位运维环境安全使用能量转换调频容量条件面积造价成本污染性寿命效率能力飞轮储能不受限小高低小高25年以上95%以上毫秒级小抽水蓄能受限大低低小高30~50年70%~80%分钟级大化学电池不受限中中高大低5~8年80%~90% 秒级中从建设条件看，抽水蓄能电站必须在具有充沛水利资源且高差大的地点，建设周期长且建设条件要求较高，在华北地区不具备大规模建设的客观条件；飞轮储能和电化学储能的建设则不受自然环境条件的限制，建设周期短且可以在发电侧、变电站、用电侧等各种场景下进行灵活建设。
从占地面积角度看，抽水蓄能电站建设规模与占地面积通常较大，小型抽蓄电站单台容量为10~20MW，大中型抽蓄电站的单台容量可达300MW；化学电池与飞轮储能建设规模可根据需要进行灵活选择，同等容量的飞轮电池尺寸与锂离子电池尺寸基本相同，仅为铅酸电池尺寸的1/4，考虑到化学电池防火安全距离的要求后，同等容量的飞轮储能占地面积最小。
典型飞轮电池尺寸如图15所示。
（单台设备功率450kW）图15 典型飞轮储能装置图图15展示的飞轮储能产品采用模块化设计，单台产品参数为333kW/3.61kWh（全功率充放电时间仅17s），每台产品的尺寸为1.1m*1.55m*2.2m，重量为1.5t/台，其中飞轮的重量为110kg，直径约为90cm，最高转速为每分钟36000转；产品可实现1ms响应、5ms 全功率响应，实现化学电池无法实现的大功率、快速、准确的毫秒级响应；且该磁悬浮式飞轮运行在真空腔体内，飞轮与真空体之间没有摩擦，能量损耗极低；单品采用模块化制造，可根据需要选配产品数量，通过多台飞轮储能产品的阵列组合扩展存储容量及充放电速率。
飞轮储能系统的电气接口为直流接口，当需要接入交流配电网系统中，需要配合并网逆变器（PCS）实现飞轮储能系统与交流电网的连接，此时飞轮储能和并网逆变器整体对外为交流系统。
飞轮储能及并网逆变器的主回路电气接线原理图如图16。
图16 飞轮储能接入交流配电网从建设成本看，抽水蓄能、铅酸电池、锂离子电池、飞轮储能的建设成本及按照运行年限进行折算的全寿命期内的建设成本年值见表2。
表2 各类储能技术手段的建设成本及全寿命期建设成本年值从表2可以看到，抽水蓄能电站的单位kW造价最高，铅酸电池的单位kW造价最低，锂离子电池和飞轮储能的单位kW造价均处于中等水平；按照设计运行寿命进行折算后，铅酸电池和锂离子电池的单位造价在300~450元/kW·年，造价较高，抽水蓄能和飞轮储能的单位造价在200~300元/kW·年，低于化学电池。