国内首套——单机2兆瓦磁悬浮飞轮储能系统试验成功

国内首套——单机2兆瓦磁悬浮飞轮储能系统试验成功

2022年8月,中国航天科工三院磁悬浮与电磁推进技术总体部牵头研制的集中式兆瓦级磁悬浮飞轮储能系统,成功完成了单机功率2兆瓦的相关试验验证!该试验结果刷新了国内磁悬浮飞轮储能领域的单机最大输出功率等相关技术指标。标志着航天三院在单机兆瓦级飞轮储能系统研制方面取得了重大突破,为推进飞轮储能系统在国家能源领域的应用,打下了坚实基础。

飞轮储能,是一种机电能量转换与存储装置,由飞轮电机本体、储能变流器及控制系统等组成。充电时,外部电能经储能变流器转换,驱动控制飞轮电机作为电动机加速旋转,飞轮储存动能;放电时,飞轮电机作为发电机运行,转速降低将动能转换为电能输出。本次研制的飞轮储能系统采用了磁悬浮轴承技术、低真空技术,降低飞轮电机内部摩擦磨损,同时结合高压高性能电能变换装置实现飞轮储能电机的高效充放电控制。

作为新型储能技术的重要发展方向,飞轮储能具有功率密度高、充放电速度快、转换效率高、使用寿命长、安全可靠、绿色环保等优势,是目前最有发展前景的短时高频大功率储能技术之一。集中式单机兆瓦级磁悬浮飞轮储能系统相较于小功率阵列式的飞轮储能系统,在大功率系统成组复杂度、成本、控制策略和稳定可靠性上更具有优势。

近年来,航天三院磁电总体部积极响应国家的“双碳”战略目标,联合国内优势单位开展了集中式兆瓦级飞轮储能系统研制,突破了高集成度兆瓦级储能系统总体设计技术、兆瓦级磁悬浮高速电机设计及制造、高频高效大功率变流器及其控制等关键技术。先后完成了单机1兆瓦、单机2兆瓦飞轮储能系统的相关试验验证,研制成功国内首套单机功率2兆瓦的磁悬浮飞轮储能装备,助推兆瓦级飞轮储能技术发展及应用。

兆瓦级飞轮储能系统在新型电力系统的构建中具有广阔的市场前景,充分利用飞轮储能系统功率密度大、响应时间快、循环寿命长的特点,用于火电机组、风电场、光伏电站调频,实现电网功率波动平抑,减少弃风弃光,稳定电网频率,提高电能质量。

兆瓦级飞轮储能系统还可用于轨道交通制动能量回收,减少轨道交通运行对电网的功率冲击,实现接触网压支撑、节能减排。在列车制动时将动能转换成电能储存在飞轮系统里,在列车起动时飞轮储能系统释放电能提供给车辆牵引运行,实现能量的回收与利用。

此次研制成功的磁悬浮飞轮储能系统,将在电力系统、轨道交通、高性能电源保障等多领域发挥作用,促进我国新型电力系统的实现,助力双碳目标的实现,为能源行业安全、绿色、高效的创新和变革贡献力量。

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