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飛輪儲能系統及其在風電場站中的應用
來源:北極星電力 時間:2019-12-03 字體:[ ]

高性能磁懸浮飛輪儲能技術主要應用領域:關鍵電源保障、電力領域微電網、新能源配套、輔助調頻;電能質量電力動態增容;能量回收領域可以在軌道交通進行再生能量回收,在油田系統進行能量回收;國防領域等方面。

----沈陽微控新能源市場技術支持部產品經理王智勇

11月28日由中國長江經濟帶可再生能源裝備制造業產業聯盟、江蘇省南京市新型電力(智能電網)裝備集群、江蘇省可再生能源行業協會、協鑫新能源控股有限公司聯合主辦的“2019第九屆加強應用長江經濟帶“一帶一路”新能源創新發展論壇暨首屆新型電力(智能電網)技術裝備發展大會”在南京盛大開幕。北極星太陽能光伏網作為戰略合作媒體對大會進行全程直播。

沈陽微控新能源市場技術支持部產品經理王智勇做《高性能磁懸浮飛輪儲能技術與應用》主題演講。


沈陽微控新能源市場技術支持部產品經理王智勇

直播專題:第九屆加強應用長江經濟帶“一帶一路”新能源創新發展論壇

以下為發言實錄:

尊敬的各位領導、各位來賓、大家下午好,很榮幸代表沈陽微控物理儲能研究有限公司在這里做匯報,我匯報題目是:高性能磁懸浮飛輪儲能技術與應用。第一個匯報飛輪技術簡介;第二個飛輪儲能系統在風電場站應用。

公司總部位于中國沈陽高端裝備制造產業園,在深圳和美國洛杉磯設有研發中心,在國內多個城市設有分支機構,微控新能源通過對美國VYCON、INC美國境內收購技術轉讓方式,建成唯一可以量產磁懸浮飛輪儲能生產線,我們已經超過1900臺,廣泛應用于半導體產業、加工制造業、電信、醫療、交通運輸等行業。我們技術來源是美國VYCON公司,是專業磁懸浮飛輪儲能產品與服務的供應商,是全球唯一在軌道交通行業大規模部署飛輪儲能產品的科技公司,這個項目是在美國洛杉磯地鐵紅線2014年部署,掌握了全球領先的磁懸浮飛輪儲能技術,擁有24項發明專利,具有成熟的商業化應用,全國有1900套磁懸浮飛輪系統應用。

微控已申請國家發明專利16項,實用新型2項,外觀設計2項,以下是我們公司取得一些專利。介紹一下儲能技術的對比,飛輪儲能技術和傳統化學電池相比,在功率密度、循環次數、使用壽命具有明顯的優勢。第一代飛輪體積大,損耗也大;第二代機械軸承+磁力卸載機械軸承中速飛輪;現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。飛輪儲能系統本體由高速飛輪和同軸的電動/發動機構成。充電時采用電動機工作模式,利用電動機驅動飛輪進行高速旋轉,電能旋轉化為機械能完全充電過程,放電時采用高速旋轉慣性,旋轉化成電能輸出,飛輪儲能融合飛輪材料學、軸承、電機、轉子動力學、電力電子綜合性技術。

飛輪儲能產品基本構成。一直在旋轉組成電動機/發電機系統,我們上部和下部這一組磁懸浮軸承系統,這個外殼形成飛輪儲能外殼,下面是飛輪本體,動能儲存在這里。這部分是分解圖,飛輪產品核心技術有以下幾個方面:磁懸浮軸承及控制技術,最高轉速可達到37000rpm;飛輪材料及工藝技術采用航天級合金鋼材料,精密加工工藝,使用壽命長達20年;高速電機技術、大功率電力電子變換技術;安全保護技術,我們有一套獨立的自控電系統,在磁懸浮軸承以外額外配置保護軸承,遇到劇烈振動或者徹底斷電通過保護軸承讓飛輪在殼體內穩步停機,同時還具有狀態透明檢測功能,可以實時檢測位置之真空度、溫度、振動、電氣量。認證方面通過UL認證、CE認證和美國OSHPD抗震認證,以下是我們取得的認證證書。

飛輪儲能核心優勢,一個是高安全性,我們能量存儲和轉速掛鉤,使用壽命核心部件達到20年使用壽命,磁懸浮軸承免更換,產品實際運行時間已長達12年,快充放,寬溫域,和電池比在零下10度到零說50度穩定運行,不需要精密空調環境運行;成本低、無污染、易回收。這個一飛輪產品標準柜結構,飛輪模塊、圖像用戶界面、核心控制單元監控能量輸出請求并控制包括飛輪充電、放電在內的子系統;磁力軸承控制單元;還有雙向能量轉換器,對外實現交流與直流之間的變頻和轉換;真空泵,減少里面風阻,提高能量效率。

這是飛輪產品主要型號VDCXXT型系列,單臺功率450KW。應用領域主要是數據中心、電信、醫療、交通、工業等關鍵電力保障。REGEN是城市軌道交通、電力調頻、微電網等場景下,我們磁懸浮飛輪儲能產品可以進行滿足兆瓦級、十兆瓦級需求,可以接受本地或者遠方調度指令進行快速充放電;每臺飛輪SOE和轉速直接對應,可以精確控制飛輪儲能單元同步充放電,一致性好。飛輪儲能主要應用領域有以下幾個,在電力領域微電網、新能源配套、輔助調頻;電能質量電力動態增容;能量回收領域可以在軌道交通進行再生能量回收,在油田系統進行能量回收;國防領域就是脈沖電源。這是微控主要客戶及合作伙伴,涉及全球多家知名單位。

第二部分講飛輪儲能系統在風電場站中的應用。電力行業的主要應用領域火電機組+飛輪儲能聯合調頻,新能源配電飛輪儲能等。飛輪儲能技術在風電場有以下幾個功能:平抑波動,跟蹤極化曲線,移峰填谷;平抑功率波動短期波動配置儲能裝置功率和容量較小,長期波動配置儲能和容量較大。跟蹤發電計劃曲線根據強調下達的發電計劃。削峰填谷,在風力發電輸出功率受限時進行配送電網。頻率調節,高頻儲能系統充電,低頻儲能系統放電。

與傳統鋰電池相比,鋰電池屬于能量型產品,我們是功率型產品。鋰電池適合領域在調峰,我們適用一次調頻、二次調頻,我們和鋰電池組成混合的調頻系統來進行二次調頻。風力發電的特點,具有隨機性、波動性、間歇性,有反調特性、低出力概率高、可信裝機容量低,脫網與故障影響系統穩定性。這是風電參與調頻相關政策。火電調頻各地出臺發電廠并網運行管理實施細則和并網發電廠輔助服務管理實施細則,通過兩個細則對發電廠考核和補償,在2016年風電機組虛擬同步發電機技術要求和試驗方法標準的公布,這是相關政策,各位領導已經講過了。

風電調頻技術指標,響應滯后時間長,響應時間長,調節時間長及頻率調節偏差大,測頻精偏差大,包括儲能系統的一次調頻組合控制調頻策略,首先響應快速和靈活的優勢,儲能彌補風機盲目,避免轉速控制有限,頻繁動作降低其壽命的缺點,在滿足系統調頻需求的同時,降低了儲能成本和機組折舊,提高了風滁的運行效率。飛輪儲能參與峰巔一次調頻部署方案,按需配置一定容量的飛輪儲能系統,飛輪儲能系統接于690V或35KV側,系統改造簡單,利用飛輪儲能快速響應、雙向調節能力,提高一次調頻技術指標,提高風電輸出功率的穩定性和可控性。利用儲能系統二次調頻,主要是通過實時調節電網中調頻電源的有功處理,實現對電網頻率和聯絡線功率的控制,要求響應速度快、調節精度高等。

對于短時間小功率指令飛輪儲能單獨出力,大功率指令優先飛輪系統承擔指令初期尖峰功率需求,飛輪儲能單獨出力無法滿足時,就由鋰電池系統配合出力,通過配置飛輪儲能增大系統的出力,這樣的可以延長鋰電池使用壽命,通過提高調節精度,飛輪短時頻繁充放電優勢,調節K2指標,增加調頻,這是混合儲能系統構成與接入,接入高廠變低壓側,一起進入到整體調節環節。這是混合儲能系統控制拓撲圖,一次方案圖,平面布置圖。飛輪儲能系統在調頻領域的優勢,功率成本低、使用壽命長,高可靠性之高安全性,模塊化設計、部署方便,產品成熟、實施能力有保障。謝謝大家。

(發言為北極星太陽能光伏網根據速記整理,未經本人審核)


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