軌道交通對于飛輪儲能來說是一個巨大的市場。軌道交通特點發(fā)車密度高，其中消耗電能就是軌道交通面臨最大的問題，而且軌道交通牽引能量一般占電能消耗的50%左右，因此在這個領(lǐng)域里，節(jié)能潛力是非常巨大的。沒有一種儲能技術(shù)能是遍布天下的，將來的儲能市場和儲能應(yīng)用肯定是多能融合，最主要是安全用能，提高能量的運(yùn)用量，延長能使用壽命。
——盾石磁能飛輪事業(yè)部總經(jīng)理李勝飛
2020年8月26-28日，由中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟、中國能源研究會儲能專委會、中國科學(xué)院工程熱物理研究所主辦的“第九屆儲能國際峰會暨展覽會”在北京召開。峰會主題聚焦“聚儲能十年之勢，創(chuàng)產(chǎn)業(yè)十四五新機(jī)”，同期舉辦儲能聯(lián)盟十年紀(jì)念論壇。北極星儲能網(wǎng)、北極星電力APP對本次峰會進(jìn)行全程直播。
在8月26日舉辦的“儲能創(chuàng)新論壇”上，盾石磁能科技有限責(zé)任公司飛輪事業(yè)部總經(jīng)理李勝飛為我們分享了“飛輪儲能在城市軌道交通的應(yīng)用”。
盾石磁能飛輪事業(yè)部總經(jīng)理李勝飛
盾石磁能飛輪技術(shù)為什么叫GTR，因為它有幾個特點，功率高、響應(yīng)快、長壽命、不衰減、多頻次充放電，響應(yīng)就可以做到一毫秒響應(yīng)，五毫秒達(dá)到全功率的響應(yīng)，現(xiàn)在飛輪儲能技術(shù)壽命深度充放電可以達(dá)到一千萬次的級別，對應(yīng)年限一般在25年以上。不衰減，化學(xué)電池包括電容一般會兩三年面臨容量的衰減，一般衰減到60%左右。飛輪儲能技術(shù)為什么不衰減？因為只要它的速度不變、質(zhì)量不變就不會衰減，因為它的儲能量跟速度和質(zhì)量有關(guān)系。充放電飛輪儲能技術(shù)每小時可以幾百次的充放電，電池肯定是做不到的。飛輪儲能一些典型的參數(shù)，現(xiàn)在國內(nèi)國際上現(xiàn)在做飛輪儲能單機(jī)一般在幾十千萬到幾百千萬的水平，陣列組合基本可以做到，現(xiàn)在目前運(yùn)行的調(diào)頻電站在30兆瓦，所以這里邊涉及的一些陣列控制技術(shù)。第二等級飛輪都是直流的，750伏和1500伏，主要針對電網(wǎng)和軌道交通開發(fā)和應(yīng)用。充放電，高頻次響應(yīng)飛輪一般充放電時間比較短，一般在十幾秒這種水平，有一些非常非常重的飛輪叫能量型飛輪，飛輪分能量型和功率型的，功率型就是十幾秒到30秒，能量型就是存?zhèn)�20度電，但是質(zhì)量非常大，一般幾噸一個，這有特殊的應(yīng)用場合，飛輪包括幾個系統(tǒng)都可以拆開安裝，非常適合緊湊的地方安裝，而且飛輪的功率密度是非常高的，同樣功率它的占比應(yīng)該是所有儲能類的表現(xiàn)的應(yīng)該是最優(yōu)秀的一個。
重點介紹一下飛輪在地鐵的應(yīng)用情況，我們是跟北京地鐵一塊做的飛輪在地鐵的應(yīng)用，這個項目是北京房山線替換原有制動再生電阻，整個項目實施過程中包括實驗驗證、全天掛網(wǎng)，現(xiàn)場測算數(shù)據(jù)可以節(jié)約15%到30%總牽引電能，同時能起到穩(wěn)定直流網(wǎng)壓。飛輪儲能技術(shù)一般是免維護(hù)，不像電池兩三年需要更換，飛輪終身不需要更換，飛輪它就是個電機(jī)，電機(jī)里邊就是銅線和硅鋼片，包括一些原材料，一般運(yùn)行幾十年是沒有問題的，普通電機(jī)就可以運(yùn)行十幾年，所以飛輪整體全生命周期很高。北京房山地鐵這個項目，前期我們也是經(jīng)過一些數(shù)據(jù)調(diào)研，對整個線路運(yùn)行狀況，時間間隔、發(fā)車密度進(jìn)行了統(tǒng)計，現(xiàn)在北京房山線4分半、7分鐘、8分鐘占比超過80%，所以基于上述發(fā)車密度我們進(jìn)行了系統(tǒng)化的仿真，這是在不同發(fā)車密度下仿真模型得出的牽引網(wǎng)電能的波形，主要是功率和能量的波形。這里邊最后統(tǒng)計在不同發(fā)車密度下是不一樣的，車的配合決定了網(wǎng)上有多少能量流動和利用，我們跟北京地鐵共同研究，最終決定用一兆瓦飛輪儲能開展項目應(yīng)用，對北京地鐵這種工況又進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化，開發(fā)了一套能量管理單元，這個項目采用基于網(wǎng)壓控制策略，通過動態(tài)跟蹤功能學(xué)習(xí)，使飛輪與網(wǎng)壓配合更加默契。
另外也跟大家分享一下地鐵的一些電網(wǎng)的特性，電網(wǎng)的波動是非常頻繁的，想用到電網(wǎng)進(jìn)行功率和電壓的治理或者能量回收利用，必須具備這個能力，每小時就要需要幾百次充放電能力，所以這種特性儲能裝置或者技術(shù)手段才能適合沖擊非常強(qiáng)的軌道交通這個電網(wǎng)。
我們這個項目經(jīng)過了第三方的驗證，其中每小時的節(jié)能量是業(yè)主非常關(guān)心，第三方檢測的數(shù)據(jù)是平均每小時93.55度電，我們進(jìn)行了一部分?jǐn)?shù)據(jù)的統(tǒng)計，這一兆瓦每天基本上可以節(jié)約1500度電，平均節(jié)電率23%左右，另外飛輪應(yīng)用之后我們也進(jìn)行了大量數(shù)據(jù)采集和對比，應(yīng)用前電壓波動在700伏到928伏，投入飛輪之后我們經(jīng)過數(shù)據(jù)采集，波動數(shù)據(jù)750伏到900伏，穩(wěn)壓效果是非常明顯的。這個項目也受到中國工程院院士顧國標(biāo)到現(xiàn)場考察和指標(biāo)，同時中科院院士華中科學(xué)大學(xué)教授程時杰也做出了高度的評價，該技術(shù)在制動能量回收效果非常明顯，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，為節(jié)能減排綠色環(huán)保做出巨大貢獻(xiàn)。北京地鐵他們自己測算結(jié)果基本上跟我們是一致的，因為我們基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是一樣的，可能就是每天節(jié)電量跟平峰期、高峰期、周六日和工作日有區(qū)別，所以節(jié)電率到1100到1800度不等，平均在1500度，往年穩(wěn)定符合國家要求的水平。
中央電視臺新聞頻道曾對這個項目進(jìn)行過報道。
飛輪儲能的前景這個行業(yè)也發(fā)布了相關(guān)政策和規(guī)劃，其中有十三五國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，能源革命2016到2030年完成一千兆瓦飛輪陣列單機(jī)，第三中國制造里邊也重點提出了支持飛輪示范包括研究應(yīng)用，2019年國家發(fā)改委發(fā)布產(chǎn)業(yè)調(diào)整，重點提高城市軌道交通再生這一塊能量回饋、能量存儲列入鼓勵類，2019年中共中央發(fā)布交通強(qiáng)國建設(shè)綱要這塊，重點提出了一些推廣新能源環(huán)保型軌道交通裝備。飛輪應(yīng)用前景，軌道交通現(xiàn)在每個地鐵都在爭相建設(shè)，現(xiàn)在全國運(yùn)行已經(jīng)超過6700公里，軌道交通的密度基本是一點幾公里到兩公里左右的地鐵站，市場潛力是多大？每個站基本上都具備1兆瓦到2兆瓦對飛輪安裝需求，所以這也是一個巨大的市場，而且中國還在建設(shè)更多的地鐵。軌道交通特點發(fā)車密度高，其中消耗電能就是軌道交通面臨最大的問題，而且軌道交通里邊牽引能量一般占電能消耗的50%左右，因此在這個領(lǐng)域里邊，節(jié)能潛力也是非常巨大的。沒有一種儲能技術(shù)能是遍布天下的，將來的儲能市場和儲能應(yīng)用肯定是多能融合，最主要是安全用能，提高能量的運(yùn)用量，延長能使用壽命，我們助力飛輪儲能技術(shù)，為軌道安全運(yùn)營帶來新的動力，同時也為注入電網(wǎng)、高端制造業(yè)帶來一些新的可選的技術(shù)手段，謝謝。
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