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（本文根据“2015第二届轨道交通供电系统技术大会”演讲PPT编辑而成） 飞轮储能的基本原理：由电动机驱动飞轮升速至额定转速，电能转换为旋转飞轮的动能；当需要电能时，飞轮减速、驱动电动机作发电机运行，将飞轮动能转换成电能；通过飞轮的升速和降速，实现了电能的存入和释放。 飞轮组成：高速飞轮、电机、轴承、机壳、充放电控制器 储能元件功率/能量特性 储能单元性能指标比较 飞轮储能优点：储能密度高（数倍镍氢电池）；能量转换效率高（90%以上）；无过充/放电问题，（化学电池不能深度充电、放电）；长寿命（20年）；容易测量放电深度（转速）；充电时间较短（分钟）；对环境友好（无污染）；飞轮储能与超级电容有类似性能，“分秒/兆瓦级”储能。 飞轮储能缺点是自放电率高，解决办法是真空、惰性气体。 高速飞轮储能关键技术涉及材料、动力学、电机、控制、微电网等学科领域。 1、飞轮材料和结构技术：轴系动力学；复合材料飞轮工艺学。 2、低损耗轴承技术：主动式磁悬浮轴承（AMB）；混合磁轴承（离心机轴承技术）；高温超导体和永磁组成的超导磁轴承，即被动式磁轴承（PMB）（研究）。 3、高效能量转换技术：大惯性飞轮系统的充放电控制技术；飞轮储能单元的并联技术。 4、高速飞轮电机技术：真空条件下的高速永磁电机的损耗分析及优化设计、散热设计。 5、大容量飞轮储能系统的拓扑结构及其控制技术：拓扑结构；智能化能量管理技术。 国内外飞轮技术发展历史：1991年，美国劳伦斯国家实验室，1kWh/200kW飞轮实验装置；1997年，美国Beaconpower，2kWh飞轮电池，转速30000r/min，永磁/电磁混合支承，永磁无刷电机；美国ACTIVEPOWER，100-300千瓦飞轮UPS，1.5千瓦时，批量1000套；欧洲Urenco，100kW脉冲电源（30s），飞轮最高转速42000r/min；德国Pilller公司，1650kW/10s，低速飞轮储能UPS，批量日本NEDO，飞轮项目，10kW级超导磁轴承飞轮系统，11250r/min，储能5kWh，样机；国内处于工业样机阶段。 飞轮产品供货商：2000年前后，飞轮储能电源产品市场逐渐兴起，如美国ACTIVE、Beacon、德国Piller电源公司等。至今，2000多套飞轮UPS在运行。主要公司有ActivePower、BeaconPower、PillerPower、UrencoPower Technologies Limited、Pentadyne Power、VyconEnergy、AFSTrinity Power、NEDO。 飞轮产品示范 飞轮储能技术的应用 1、列车再生刹车系统 2、汽车飞轮储能系统 3、动态UPS电源装置 4、高品质供电—电压跌落补偿（DVR） 5、港口塔吊能量回收系统装置 6、基于飞轮储能的电网调频电厂 7、基于飞轮储能的脉冲功率电源
清华大学在飞轮储能方面的研究成果
“十二五”国家项目 2012-2014，科技部能源领域863计划，课题“飞轮储能关键技术”；2012-2014，863高性能物理储能项目，磁悬浮储能飞轮技术研究；2014-2016，科技部支撑计划课题“基于飞轮储能的钻机起升系统能量回收利用”（清华大学）；智能电网项目中若干飞轮储能子课题。 “十三五”国家层面 十三五，飞轮储能产业化；智能电网和能源互联网中，储能是基础、是支柱；2025能源规划，飞轮储能发展计划。 |
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