沈陽微控新能源王智勇：高性能磁懸浮飛輪儲(chǔ)能技術(shù)與應(yīng)用

:高性能磁懸浮飛輪儲(chǔ)能技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域：電力領(lǐng)域微電網(wǎng)、新能源配套、輔助調(diào)頻；電能質(zhì)量電力動(dòng)態(tài)增容；能量回收領(lǐng)域可以在軌道交通進(jìn)行再生能量回收，在油田系統(tǒng)進(jìn)行能量回收；國防領(lǐng)域等方面。

----沈陽微控新能源市場(chǎng)技術(shù)支持部產(chǎn)品經(jīng)理王智勇

11月28日由中國長江經(jīng)濟(jì)帶可再生能源裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、江蘇省南京市新型電力（智能電網(wǎng)）裝備集群、江蘇省可再生能源行業(yè)協(xié)會(huì)、協(xié)鑫新能源控股有限公司聯(lián)合主辦的“2019第九屆加強(qiáng)應(yīng)用長江經(jīng)濟(jì)帶“一帶一路”新能源創(chuàng)新發(fā)展論壇暨首屆新型電力（智能電網(wǎng)）技術(shù)裝備發(fā)展大會(huì)”在南京盛大開幕。北極星太陽能光伏網(wǎng)作為戰(zhàn)略合作媒體對(duì)大會(huì)進(jìn)行全程直播。

沈陽微控新能源市場(chǎng)技術(shù)支持部產(chǎn)品經(jīng)理王智勇做《高性能磁懸浮飛輪儲(chǔ)能技術(shù)與應(yīng)用》主題演講。 

沈陽微控新能源市場(chǎng)技術(shù)支持部產(chǎn)品經(jīng)理王智勇

直播專題：第九屆加強(qiáng)應(yīng)用長江經(jīng)濟(jì)帶“一帶一路”新能源創(chuàng)新發(fā)展論壇

以下為發(fā)言實(shí)錄：

尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、各位來賓、大家下午好，很榮幸代表沈陽微控物理儲(chǔ)能研究有限公司在這里做匯報(bào)，我匯報(bào)題目是：高性能磁懸浮飛輪儲(chǔ)能技術(shù)與應(yīng)用。第一個(gè)匯報(bào)飛輪技術(shù)簡介；第二個(gè)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在風(fēng)電場(chǎng)站應(yīng)用。

公司總部位于中國沈陽高端裝備制造產(chǎn)業(yè)園，在深圳和美國洛杉磯設(shè)有研發(fā)中心，在國內(nèi)多個(gè)城市設(shè)有分支機(jī)構(gòu)，微控新能源通過對(duì)美國VYCON、INC美國境內(nèi)收購技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式，建成唯一可以量產(chǎn)磁懸浮飛輪儲(chǔ)能生產(chǎn)線，我們已經(jīng)超過1900臺(tái)，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、加工制造業(yè)、電信、醫(yī)療、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)。我們技術(shù)來源是美國VYCON公司，是專業(yè)磁懸浮飛輪儲(chǔ)能產(chǎn)品與服務(wù)的供應(yīng)商，是全球唯一在軌道交通行業(yè)大規(guī)模部署飛輪儲(chǔ)能產(chǎn)品的科技公司，這個(gè)項(xiàng)目是在美國洛杉磯地鐵紅線2014年部署，掌握了全球領(lǐng)先的磁懸浮飛輪儲(chǔ)能技術(shù)，擁有24項(xiàng)發(fā)明專利，具有成熟的商業(yè)化應(yīng)用，全國有1900套磁懸浮飛輪系統(tǒng)應(yīng)用。

微控已申請(qǐng)國家發(fā)明專利16項(xiàng)，實(shí)用新型2項(xiàng)，外觀設(shè)計(jì)2項(xiàng)，以下是我們公司取得一些專利。介紹一下儲(chǔ)能技術(shù)的對(duì)比，和傳統(tǒng)電化學(xué)，電物理、蓄電池，儲(chǔ)能技術(shù)與鋰離子飛輪儲(chǔ)能作能量密度上略有不足，在功率密度、循環(huán)次數(shù)、使用壽命具有明顯的優(yōu)勢(shì)。第一代飛輪體積大，損耗也大；第二代機(jī)械軸承+磁力卸載機(jī)械軸承中速飛輪；現(xiàn)在第三代飛輪是磁懸浮高速飛輪，能量密度高、損耗、使用壽命長。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)本體由高速飛輪和同軸的電動(dòng)/發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)成。充電時(shí)采用電動(dòng)機(jī)工作模式，利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，電能旋轉(zhuǎn)化為機(jī)械能完全充電過程，放電時(shí)采用高速旋轉(zhuǎn)慣性，旋轉(zhuǎn)化成電能輸出，飛輪儲(chǔ)能融合飛輪材料學(xué)、軸承、電機(jī)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、電力電子綜合性技術(shù)。

飛輪儲(chǔ)能產(chǎn)品基本構(gòu)成，也是基本構(gòu)架。一直在旋轉(zhuǎn)組成電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，我們上部和下部這一組磁懸浮軸承系統(tǒng)，這個(gè)外殼形成飛輪儲(chǔ)能外殼，下面是飛輪本體，動(dòng)能儲(chǔ)存在這里。這部分是分解圖，飛輪產(chǎn)品核心技術(shù)有以下幾個(gè)方面：磁懸浮軸承及控制技術(shù)，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)到37000rpm；飛輪材料及工藝技術(shù)采用航天級(jí)合金鋼材料，精密加工工藝，使用壽命長達(dá)20年；高速電機(jī)技術(shù)、大功率電力電子變換技術(shù)；安全保護(hù)技術(shù)，我們有一套獨(dú)立的自控電系統(tǒng)，在磁懸浮軸承以外額外配置保護(hù)軸承，遇到劇烈振動(dòng)或者徹底斷電通過保護(hù)軸承讓飛輪和體內(nèi)穩(wěn)步停機(jī)，同時(shí)還具有狀態(tài)透明檢測(cè)功能，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)位置之真空鍍、溫度、振動(dòng)、電氣量。認(rèn)證方面通過UL認(rèn)證、CE認(rèn)證和美國OSHPD抗震認(rèn)證，以下是我們?nèi)〉玫恼J(rèn)證證書。

飛輪儲(chǔ)能核心優(yōu)勢(shì)，一個(gè)是高安全性，我們能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)速掛鉤，使用壽命核心部件達(dá)到20年使用壽命，磁懸浮軸承免更換，產(chǎn)品實(shí)際運(yùn)行時(shí)間已長達(dá)12年，快充放，寬溫域，和電池比在零下10度到零說50度穩(wěn)步運(yùn)行，不需要精密空調(diào)環(huán)境運(yùn)行；成本低、無污染、易回收。這個(gè)一飛輪產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)柜結(jié)構(gòu)，飛輪模塊、圖像用戶界面、核心控制單元監(jiān)控能量輸出請(qǐng)求并控制包括飛輪充電、放電在內(nèi)的子系統(tǒng)；磁力軸承控制單元；還有雙向能量轉(zhuǎn)換器，對(duì)外實(shí)現(xiàn)交流與直流之間的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)換；真空泵，減少里面風(fēng)阻，提高能量效率。

這是飛輪產(chǎn)品主要型號(hào)VDCXXT型系列，這是單臺(tái)功率450KW。應(yīng)用領(lǐng)域主要是數(shù)據(jù)中心、電信、醫(yī)療、交通、工業(yè)等關(guān)鍵電力保障，可以看到尺寸寬和深不到一米。REGEN是城市軌道交通、電力調(diào)頻、微電網(wǎng)等場(chǎng)景下，我們磁懸浮飛輪儲(chǔ)能產(chǎn)品可以進(jìn)行滿足兆瓦級(jí)、十兆瓦級(jí)需求，可以接受本地或者遠(yuǎn)方調(diào)度指令進(jìn)行快速充放電；每臺(tái)飛輪SOE和轉(zhuǎn)速直接對(duì)應(yīng)，可以精確控制飛輪儲(chǔ)能單元同步充放電，一致性好。飛輪儲(chǔ)能主要應(yīng)用領(lǐng)域有以下幾個(gè)，在電力領(lǐng)域微電網(wǎng)、新能源配套、輔助調(diào)頻；電能質(zhì)量電力動(dòng)態(tài)增容；能量回收領(lǐng)域可以在軌道交通進(jìn)行再生能量回收，在油田系統(tǒng)進(jìn)行能量回收；國防領(lǐng)域就是脈沖電源。這是微控主要客戶及合作伙伴，涉及全球多家知名單位。

第二部分講飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在風(fēng)電場(chǎng)站中的應(yīng)用。電力行業(yè)的主要應(yīng)用領(lǐng)域火電機(jī)組+飛輪儲(chǔ)能聯(lián)合調(diào)頻，新能源配電飛輪儲(chǔ)能等。飛輪儲(chǔ)能技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)有以下幾個(gè)功能：平抑波動(dòng)，跟蹤極化曲線，移峰填谷；平抑功率波動(dòng)短期波動(dòng)配置儲(chǔ)能裝置功率和容量較小，長期波動(dòng)配置儲(chǔ)能和容量較大。跟蹤發(fā)電計(jì)劃曲線根據(jù)強(qiáng)調(diào)下達(dá)的發(fā)電計(jì)劃。削峰填谷，在風(fēng)力發(fā)電輸出功率受限時(shí)進(jìn)行配送電網(wǎng)。頻率調(diào)節(jié)，高頻儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，低頻儲(chǔ)能系統(tǒng)放電。

與傳統(tǒng)鋰電池相比，鋰電池屬于能量型產(chǎn)品，我們是功率性產(chǎn)品。鋰電池適合領(lǐng)域在調(diào)峰，我們適用一次調(diào)頻、二次調(diào)頻，我們和鋰電池組成混合的調(diào)頻系統(tǒng)來進(jìn)行二次調(diào)頻。風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn)不過渡講，具有隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性，有反調(diào)特性、低出力概率高、可信裝機(jī)容量低，脫網(wǎng)與故障影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。這是風(fēng)電參與調(diào)頻相關(guān)政策?；痣娬{(diào)頻各地出臺(tái)發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則和并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則，通過兩個(gè)細(xì)則對(duì)發(fā)電廠考核和補(bǔ)償，在2016年風(fēng)電機(jī)組虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)要求和試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的公布，這是相關(guān)政策，各位領(lǐng)導(dǎo)已經(jīng)講過了。

風(fēng)電調(diào)頻技術(shù)指標(biāo)，響應(yīng)滯后時(shí)間長，響應(yīng)時(shí)間長，調(diào)節(jié)時(shí)間長及頻率調(diào)節(jié)偏差大，測(cè)頻精偏差大，包括儲(chǔ)能系統(tǒng)的一次調(diào)頻組合控制調(diào)頻策略，首先響應(yīng)快速和靈活的優(yōu)勢(shì)，儲(chǔ)能彌補(bǔ)風(fēng)機(jī)盲目，避免轉(zhuǎn)速控制有限，頻繁動(dòng)作降低其壽命的缺點(diǎn)，在滿足系統(tǒng)調(diào)頻需求的同時(shí)，降低了儲(chǔ)能成本和機(jī)組折舊，提高了風(fēng)滁的運(yùn)行效率。飛輪儲(chǔ)能參與峰巔一次調(diào)頻部署方案，按需配置一定容量的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)接于690V或35KV側(cè)，系統(tǒng)改造簡單，利用飛輪儲(chǔ)能快速響應(yīng)、雙向調(diào)節(jié)能力，提高一次調(diào)頻技術(shù)指標(biāo)，提高風(fēng)電輸出功率的穩(wěn)定性和可控性。利用儲(chǔ)能系統(tǒng)二次調(diào)頻，主要是通過實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電網(wǎng)中調(diào)頻電源的有功處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率的控制，要求響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)精度高等。

對(duì)于短時(shí)間小功率指令飛輪儲(chǔ)能單獨(dú)出力，大功率指令優(yōu)先飛輪系統(tǒng)承擔(dān)指令初期尖峰功率需求，飛輪儲(chǔ)能單獨(dú)出力無比滿足，就由鋰電池系統(tǒng)配合出力，通過配置飛輪儲(chǔ)能增大系統(tǒng)的出力，這樣的可以延長鋰電池使用壽命，通過提高調(diào)節(jié)精度，飛輪短時(shí)頻繁充放電優(yōu)勢(shì)，調(diào)節(jié)K2指標(biāo)，增加調(diào)頻，這是混合儲(chǔ)能系統(tǒng)構(gòu)成與接入，接入高廠變低壓側(cè)，一起進(jìn)入到整體調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。這是混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制拓?fù)鋱D，一個(gè)一次方案圖，平面布置圖。系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，功率成本低、使用壽命長，高可靠性之高安全性，模塊化設(shè)計(jì)、部署方便，產(chǎn)品成熟、實(shí)施能力有保障。謝謝大家。

（發(fā)言為北極星太陽能光伏網(wǎng)根據(jù)速記整理，未經(jīng)本人審核）