電能存儲(chǔ)技術(shù)

1、電能存儲(chǔ)技術(shù)一、電能儲(chǔ)存技術(shù)為了增進(jìn)電能的利用效率，使用合適的電能儲(chǔ)存系統(tǒng)可以在不增加電網(wǎng)容量投資的 基礎(chǔ)上，滿(mǎn)足負(fù)荷高峰時(shí)的需求。一個(gè)基礎(chǔ)性的問(wèn)題在于，負(fù)荷情況可能因每天，每小 時(shí)，季節(jié)變化而變化，必須有足夠容量的設(shè)備提供高峰時(shí)的需求。理論上，發(fā)電和用電 應(yīng)該是相等的。電能發(fā)電設(shè)備必須能較快地實(shí)現(xiàn)投入和切除，比如，微型燃?xì)廨啓C(jī)的反 應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，抽水蓄能電站的投入時(shí)間較短，然而，石化燃料電站及核電站均不適合頻 繁起停。此外，這些電站在固定于某個(gè)輸出的時(shí)候才能達(dá)到較高的效率。因此，讓大型 電站處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，并通過(guò)尋找合適的電源方式以在用電低谷的時(shí)候吸收電能，用 電高峰的時(shí)候發(fā)出電能以平抑需求

2、和供給的差異的方式被認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)性和效率較高的 一種方式。由于受環(huán)境影響因素較大，很少利用自然資源類(lèi)型直接作為電能存儲(chǔ)的媒介，比如， 太陽(yáng)能，風(fēng)能，海浪能，潮汐能，這些類(lèi)型的能源也必須結(jié)合合適的電能存儲(chǔ)設(shè)備才能 充分發(fā)揮調(diào)峰的功效。電能的存儲(chǔ)設(shè)備通常需要將電能轉(zhuǎn)化為其他類(lèi)型的能量，在特定時(shí)間段內(nèi)，將此種 類(lèi)型的能量再次反轉(zhuǎn)為電能以用于生產(chǎn)生活所需。二、電能儲(chǔ)存技術(shù)分類(lèi)全球儲(chǔ)能技術(shù)主要有化學(xué)儲(chǔ)能（如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、 超級(jí)電容器等）、物理儲(chǔ)能（如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等）和電磁儲(chǔ) 能（如超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能等）三大類(lèi)。目前技術(shù)進(jìn)步最快的是化學(xué)儲(chǔ)能，其中鈉硫、液 流及鋰離子電

3、池技術(shù)在安全性、能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟(jì)性等方面取得重大突破，產(chǎn)業(yè) 化應(yīng)用的條件日趨成熟。電池儲(chǔ)能電池儲(chǔ)能是運(yùn)用電氣化學(xué)原理，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，然后通過(guò)逆反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn) 化為電能的一種技術(shù)。常規(guī)的電氣化學(xué)元件是蓄電池。通常來(lái)講，蓄電池的存儲(chǔ)容量較 小，形成較大的蓄能電站需要較多數(shù)量的電池單元，而且，蓄電池放出的點(diǎn)只有直流， 須進(jìn)行DC/AC轉(zhuǎn)化才能投入使用。鈉硫電池鈉硫電池是美國(guó)福特(Ford)公司于1967年首先發(fā)明公布的，至今才40年左右的歷 史。電池通常是由正極、負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜和外殼等幾部分組成。一般常規(guī)二次電池 如鉛酸電池、鎘鎳電池等都是由固體電極和液體電解質(zhì)構(gòu)成，而鈉硫電池則與之相反

4、， 它是由熔融液態(tài)電極和固體電解質(zhì)組成的，構(gòu)成其負(fù)極的活性物質(zhì)是熔融金屬鈉，正極 的活性物質(zhì)是硫和多硫化鈉熔鹽，由于硫是絕緣體，所以硫一般是填充在導(dǎo)電的多孔的 炭或石墨氈里，固體電解質(zhì)兼隔膜的是一種專(zhuān)門(mén)傳導(dǎo)鈉離子被稱(chēng)為A12O3的陶瓷材料， 外殼則一般用不銹鋼等金屬材料。1、基本原理：鈉硫電池以鈉和硫分別用作陽(yáng)極和陰極.Beta-氧化鋁陶瓷同時(shí)起隔 膜和電解質(zhì)的雙重作用。它的電池形式如下：(一)Na(1) / beta 一氧化鋁 / Na2Sx(1) / C(+) 基本的電池反應(yīng)是：2N a + xS= Na2Sx2、鈉硫電池特性 鈉硫電池的理論比能量高達(dá)760Wh / kg，且沒(méi)有自放電現(xiàn)象

5、。放電效率幾乎可達(dá) 100%。 鈉硫電池的基本單元為單體電池，用于儲(chǔ)能的單體電池最大容量達(dá)到650安時(shí)，功 率120W以上。將多個(gè)單體電池組合后形成模塊。模塊的功率通常為數(shù)十kW，可直接 用于儲(chǔ)能。 鈉硫電池在國(guó)外已是發(fā)展相對(duì)成熟的儲(chǔ)能電池。其壽命可以達(dá)到使用1015年。3、鈉硫電池的缺點(diǎn)-不能處理部分循環(huán)e.g,風(fēng)能，SOC只能用平均值計(jì)量，所以需要周期性的離線(xiàn)度 量；過(guò)度充電時(shí)很危險(xiǎn)；高溫350C熔解硫和鈉，因此需要附加供熱設(shè)備來(lái)維持溫度。意義：鈉硫電池作為新型化學(xué)電源家族中的一個(gè)新成員出現(xiàn)后，已在世界上許多國(guó) 家受到極大的重視和發(fā)展。由于鈉硫電池具有高能電池的一系列誘人特點(diǎn)，所以一開(kāi)始

6、不少?lài)?guó)家就首先紛紛致力于發(fā)展其作為電動(dòng)汽車(chē)用的動(dòng)力電池，也曾取得了不少令人鼓 舞的成果，但隨著時(shí)間的推移表明，鈉硫電池在移動(dòng)場(chǎng)合下（如電動(dòng)汽車(chē)）使用條件比較 苛刻，無(wú)論從使用可提供的空間、電池本身的安全等方面均有一定的局限性。所以在80 年代末和90年代初開(kāi)始，國(guó)外重點(diǎn)發(fā)展鈉硫電池作為固定場(chǎng)合下（如電站儲(chǔ)能）應(yīng)用，并 越來(lái)越顯示其優(yōu)越性。如日本東京電力公司（TEPCO）和NGK公司合作開(kāi)發(fā)鈉硫電池作 為儲(chǔ)能電池，其應(yīng)用目標(biāo)瞄準(zhǔn)電站負(fù)荷調(diào)平（即起削峰平谷作用，將夜晚多余的電存儲(chǔ) 在電池里，到白天用電高峰時(shí)再?gòu)碾姵刂嗅尫懦鰜?lái)）、UPS應(yīng)急電源及瞬間補(bǔ)償電源等， 并于2002年開(kāi)始進(jìn)入商品化實(shí)施階段

7、，已建成世界上最大規(guī)模（8MW）的儲(chǔ)能鈉硫電池 裝置，截止2005年10月統(tǒng)計(jì)，年產(chǎn)鈉硫電池電池量已超過(guò)100MW，同時(shí)開(kāi)始向海外 輸出。鈉硫電池的充電效率已可達(dá)到80%，能量密度是鉛酸蓄電池的3倍，循環(huán)壽命更長(zhǎng)。 日本在此項(xiàng)技術(shù)上處于國(guó)際領(lǐng)先地位，2004年日本在本國(guó)Hitachi自動(dòng)化工廠(chǎng)安裝了當(dāng) 時(shí)世界上最大的鈉硫電池系統(tǒng)，容量是9. 6MW/57. 6MWh?，F(xiàn)階段大容量電池儲(chǔ)能的應(yīng)用紐約的AES Westover儲(chǔ)能項(xiàng)目是美國(guó)首個(gè)在公共設(shè)施應(yīng)用的并進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的 電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。6日，負(fù)責(zé)該項(xiàng)目運(yùn)作的AES Energy Storage （AES Energy Storage為AES

8、 集團(tuán)下屬的儲(chǔ)能研發(fā)部門(mén)）宣布其前期的8MW儲(chǔ)能電池項(xiàng)目已經(jīng)建成。美國(guó)能源部此 前為AES儲(chǔ)能項(xiàng)目二期的12MW項(xiàng)目提供1710萬(wàn)美元貸款擔(dān)保。二期項(xiàng)目預(yù)計(jì)將于2011 年終建成，屆時(shí)其總?cè)萘繉⑻嵘?0MW。這是美國(guó)第一個(gè)MW級(jí)的儲(chǔ)能項(xiàng)目。該項(xiàng)目 將可對(duì)電網(wǎng)的瞬間電力調(diào)控進(jìn)行響應(yīng)。幫助平衡用電高峰及用電低谷時(shí)期的電網(wǎng)負(fù)荷。 太陽(yáng)能專(zhuān)家一直以來(lái)關(guān)注著大規(guī)模儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，太陽(yáng)能和風(fēng)能的間歇性特點(diǎn)決定了 儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。AES Energy Storage相關(guān)負(fù)責(zé)人表示：伴隨這一 8MW 一期工程項(xiàng)目的建成運(yùn)營(yíng)，公 司已經(jīng)在全球建設(shè)完成了 24MW的電網(wǎng)儲(chǔ)能項(xiàng)目。另外100MW的項(xiàng)目正在加速

9、實(shí)施中。還有超過(guò)500MW的項(xiàng)目在準(zhǔn)備實(shí)施中。迄今為止最大規(guī)模的儲(chǔ)能電池裝置是日本生產(chǎn)商N(yùn)GK Ltd.建設(shè)的容量為34兆瓦的 項(xiàng)目，與一家風(fēng)電廠(chǎng)相配套。鈉硫電池其他項(xiàng)目舉例：墨西哥墨西卡利（Mexicali），1GW（1000MW）（2010年宣建）美國(guó) 西維吉尼亞 俄亥俄州25MW （2007年）阿布扎比 50MW紐約 1MW德國(guó) 1MW美國(guó)哥倫比亞空軍基地12MW日本 Hitachi 9.6MW日本34MW 用于51MW 風(fēng)電場(chǎng)對(duì)城市電網(wǎng)而言，鈉硫儲(chǔ)能電池具有容量大、體積小、能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換效率高、壽 命長(zhǎng)、不受地域限制等優(yōu)點(diǎn)，非常適合電力儲(chǔ)能。經(jīng)綜合分析，鈉硫儲(chǔ)能電池是目前最 經(jīng)濟(jì)實(shí)用的

10、儲(chǔ)能方法之一，是目前大容量?jī)?chǔ)能電池中的佼佼者。抽水蓄能，需要特殊場(chǎng) 地；金屬空氣電池，充電困難；鋰電池，成本過(guò)高；鉛酸電池，壽命太短，誰(shuí)都比不 上鈉硫電池可靠。因此，鈉硫電池的研發(fā)在國(guó)際上方興未艾。2006年8月，上海硅酸鹽研究所與上 海市電力公司開(kāi)展了大容量鈉硫單體電池的合作研發(fā)。5個(gè)月后，650AH的單體電池試 制成功，我國(guó)成為繼日本之后世界上第二個(gè)掌握大容量鈉硫單體電池核心技術(shù)的國(guó)家， 2007年8月，雙方共建“上海鈉硫電池研制基地”，不久便攻克了鈉硫電池制備關(guān)鍵技術(shù)， 成功研制170余臺(tái)套具有自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)與性能評(píng)價(jià)裝備，貫通了年產(chǎn)2兆瓦的鈉 硫儲(chǔ)能電池中試線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)10千瓦儲(chǔ)能系統(tǒng)

11、成功演示。其他電池技術(shù)液流釩電池的基礎(chǔ)材料是釩，該電池具有能量效率高、蓄電容量大、能夠100%深 度放電、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，已進(jìn)入商業(yè)化階段。鋰離子電池的基礎(chǔ)材料是鋰，已開(kāi)始在電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域應(yīng)用，近年來(lái) 由于磷酸亞鐵鋰、納米磷酸鐵鋰等新材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，大大改善了鋰離子電池的安全 性能和循環(huán)壽命，大容量鋰電池儲(chǔ)能電站正逐漸興起。抽水蓄能物理儲(chǔ)能中最成熟也是世界應(yīng)用最普遍的是抽水蓄能，主要用于電力系統(tǒng)的調(diào)峰、 填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用等。其能量轉(zhuǎn)換效率在70%75%左右。目前世界 范圍內(nèi)抽水蓄能電站總裝機(jī)容量9000萬(wàn)千瓦，約占全球發(fā)電裝機(jī)容量的3%。日、美、西歐等國(guó)家和地區(qū)在20

12、世紀(jì)6070年代進(jìn)入抽水蓄能電站建設(shè)的高峰期， 到目前為止，美國(guó)和西歐經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家抽水儲(chǔ)能機(jī)組容量占世界抽水蓄能電站總裝機(jī)容 量55%以上，其中：美國(guó)約占3%，日本則超過(guò)了 10%，中國(guó)、韓國(guó)和泰國(guó)3個(gè)國(guó)家在 建抽水蓄能電站17.530 GW，加上日本后達(dá)到24.650 GW下表為上世紀(jì)90年代開(kāi)始，歐 美,日國(guó)家新建的主要抽水蓄能電站：電站10家裝機(jī)容量.投入年份1落基山史國(guó)760199?2阿比舍伊朗1 GOO19963門(mén)本6C-019964葛野川日本：1 6001999L23拘.姆它昆泰國(guó)1 00。20006金谷鏟國(guó)1 G60200372S20200?S小-.ill日本：1 2002007

13、熱泵儲(chǔ)能Isentropic公司設(shè)計(jì)了一種用于在熱態(tài)中存儲(chǔ)電能的熱泵系統(tǒng)。此系統(tǒng)有兩個(gè)砂礫 儲(chǔ)存罐組成。電力被用來(lái)將壓縮或膨脹空氣分別在兩側(cè)形成500度與零下150度的兩種 介質(zhì)溫度，冷熱空氣進(jìn)入罐中時(shí)，將熱量/冷傳導(dǎo)給罐中的砂礫，當(dāng)發(fā)電時(shí)，兩側(cè)的溫 差用于驅(qū)動(dòng)Isentropic公司的發(fā)電熱泵，產(chǎn)生電能。8 metres6 MW 8 metres6 MW Hom Pumpinsulated Gravel Huat Store at -l&UCInsulat&d GravelHeat Store at+50FCRvetBl 它 Electrmal E n erqy 30 LI WK飛輪儲(chǔ)能Co

14、urtesy of Btecan PowrerLoadIsentropic公司的熱泵效率達(dá)72%-80%,效率較高，造價(jià)便宜（$450/kW）,且不像 抽水蓄能電站那樣對(duì)地理環(huán)境需求大，對(duì)環(huán)境影響較小，可提供較快的放電時(shí)間。飛輪儲(chǔ)能Courtesy of Btecan PowrerLoad飛輪儲(chǔ)能是指利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能儲(chǔ)存起來(lái)，在需 要的時(shí)候再用飛輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的儲(chǔ)能方式。飛輪儲(chǔ)能器中沒(méi)有任何化學(xué)活性物質(zhì)， 也沒(méi)有任何化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。旋轉(zhuǎn)時(shí)的飛輪是純粹的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，飛輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能為：E =1/2JwA2式中:J為飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;3為飛輪旋轉(zhuǎn)的角速度.飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能

15、與飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比。而飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量又正比于飛輪的直 徑和飛輪的質(zhì)量，過(guò)于龐大、沉重的飛輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)受到極大的離心力作用，往往超 過(guò)飛輪材料的極限強(qiáng)度，很不安全。因此，用增大飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法來(lái)增加飛輪的動(dòng)能 是有限的。飛輪儲(chǔ)能裝置中有一個(gè)內(nèi)置電機(jī),它既是電動(dòng)機(jī)也是發(fā)電機(jī)。在充電時(shí)，它作 為電動(dòng)機(jī)給飛輪加速;當(dāng)放電時(shí),它又作為發(fā)電機(jī)給外設(shè)供電，此時(shí)飛輪的轉(zhuǎn)速不斷下降； 而當(dāng)飛輪空閑運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，整個(gè)裝置則以最小損耗運(yùn)行。輪儲(chǔ)能具有效率高、建設(shè)周期短、壽 命長(zhǎng)、高儲(chǔ)能、充放電快捷、充放電次數(shù)無(wú)限以及無(wú)污染等有點(diǎn)。適用于電網(wǎng)調(diào)頻和電 能質(zhì)量保障。上圖為美國(guó)宇航局使用的一臺(tái)41000RPM飛輪儲(chǔ)

16、能裝置國(guó)外飛輪儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀美國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用比較多。日本已經(jīng)制造 出在世界上容量最大的變頻調(diào)速飛輪蓄能發(fā)電系統(tǒng)（容量26.5MVA，電壓1100V，轉(zhuǎn)速 510690r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量710t - m2）。美國(guó)馬里蘭大學(xué)也已研究出用于電力調(diào)峰的24kwh 的電磁懸浮飛輪系統(tǒng)。飛輪重172.8kg,工作轉(zhuǎn)速范圍11, 610-46, 345rpm,破壞轉(zhuǎn)速為 48, 784rpm,系統(tǒng)輸出恒壓110-240V ,全程效率為81%。經(jīng)濟(jì)分析表明，運(yùn)行3年時(shí)間 可收回全部成本。飛輪儲(chǔ)能技術(shù)在美國(guó)發(fā)展得很成熟,他們制造出一種裝置，在空轉(zhuǎn)時(shí)的 能量損耗達(dá)到0. 1

17、 %每小時(shí)。歐洲的法國(guó)國(guó)家科研中心、德國(guó)的物理高技術(shù)研究所、意 大利的SISE均正開(kāi)展高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)研究。1、美國(guó)宇航局（NASA） Glenn研究中心及其合作單位NASA飛輪主要應(yīng)用于航空航天，以及軍用裝甲車(chē)輛上，用途主要是：能量?jī)?chǔ)存； 動(dòng)力和姿態(tài)控制；峰值功率調(diào)節(jié)等。設(shè)計(jì)儲(chǔ)能量：300-700W3S；儲(chǔ)能密度44wh/kg；轉(zhuǎn) 速：60000rpm；線(xiàn)速度：不小于880m/s。目標(biāo)建立和測(cè)試大型飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，目標(biāo)： 儲(chǔ)能密度大于100wh/kg；線(xiàn)速度不小于1260m/s。工作高低轉(zhuǎn)速比：3： 1；放電深度： 90% ；運(yùn)行轉(zhuǎn)速內(nèi)無(wú)臨界模態(tài)，后期研究控制模態(tài)可能性。2、B

18、escon Power 公司Bescon Power公司生產(chǎn)的飛輪電池產(chǎn)品用以滿(mǎn)足迅速增長(zhǎng)的可靠的、分布式電源需 求。建立為通訊應(yīng)用提供后備電源的商業(yè)基礎(chǔ)，估計(jì)每年擁有10000套飛輪系統(tǒng)需求。 為電信/電纜設(shè)備提供備用電力供應(yīng)的20C1000飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)為主。飛輪采用采用高強(qiáng) 度復(fù)合材料輪緣，高速、長(zhǎng)壽命、無(wú)需維護(hù)、低損耗永磁偏置主動(dòng)/被動(dòng)磁軸承，直流 永磁無(wú)刷高效率、低損耗電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，正弦波脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓、電流一體化控 制的雙向換流器，真空密封，埋入地下，運(yùn)行狀況可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)視。指標(biāo)：工作轉(zhuǎn)速：30000-100000rpm，最高線(xiàn)速度:700m/s，放電深度:90%，電機(jī)

19、 效率:96%,輸出可用儲(chǔ)量2000wh；輸出電壓為直流36V、48V或96V，額定輸出功率1kw； 輸入電壓120/240 DC，50/60HZ，最大輸入功率kw；轉(zhuǎn)子重量：68kg，飛輪模塊重量:383kg， 電子模塊重量90kg；設(shè)計(jì)壽命：20年，平均故障間隔時(shí)間：10萬(wàn)小時(shí)。3、Active Power 公司公司主要生產(chǎn)作為不間斷電源(UPS)的飛輪電池系統(tǒng)，以取代傳統(tǒng)的鉛-酸電池，解 決當(dāng)今對(duì)于電力品質(zhì)的高要求。公司產(chǎn)品的應(yīng)用對(duì)象主要是廣大工業(yè)用戶(hù),比如:先進(jìn)的 數(shù)據(jù)中心、工業(yè)設(shè)備和廣播站等。目前，公司擁有29項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，主要產(chǎn)品有Cat UPS系 列和Cleansource DC系

20、列。ActivePower的飛輪材料為4340鍛鐵，其飛輪轉(zhuǎn)子與電動(dòng)/ 發(fā)電機(jī)、磁軸承整合在一起。用磁鐵卸去80 %的重量以延長(zhǎng)飛輪軸承的壽命和減小損 耗。飛輪的工作轉(zhuǎn)速在70007700rpm。工作維持時(shí)間為幾十秒到幾分鐘。目前公司飛 輪已經(jīng)產(chǎn)品化出售，并在北京設(shè)有辦事處。4、德國(guó) Forschungszentrum karlsruhe Gmbh 公司德國(guó) Forschungszentrum karlsruhe Gmbh 公司 1997 年著手設(shè)計(jì) 5MWh/100MW 超導(dǎo)飛輪 儲(chǔ)能電站的概念設(shè)計(jì)。電站由10個(gè)飛輪模塊組成，每個(gè)模塊儲(chǔ)能0.5MWh，功率10MW, 重30t，直徑3.5m、

21、高6.5m,用同步電動(dòng)/發(fā)電機(jī)進(jìn)行電能輸入輸出。每個(gè)模塊包括一 個(gè)電動(dòng)/發(fā)電機(jī)子模塊、4個(gè)碳纖維復(fù)合材料制成的轉(zhuǎn)子模塊和6個(gè)SMB子模塊。每個(gè) 飛輪轉(zhuǎn)子儲(chǔ)能125kwh，重3t，能量密度42wh/kg，運(yùn)行轉(zhuǎn)速為2250-4500rpm，最大外緣 線(xiàn)速度600m/s，最大拉應(yīng)力810Mpa。SMB由YBCO塊材料和稀土鐵棚型高強(qiáng)度永磁 材料構(gòu)成，耗用10t的YBCO塊材和5t的永磁材料。系統(tǒng)效率96%。5、日本日本已投資3500萬(wàn)美元進(jìn)行高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承飛輪儲(chǔ)能研究，由三菱、日立、 精工等公司和多個(gè)研究所、高校組成3個(gè)研究組合作承擔(dān)。已研制出3種試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋C(jī), 并進(jìn)行了儲(chǔ)能8MW.h容量100

22、0kW的飛輪儲(chǔ)能機(jī)組的概念設(shè)計(jì)。日本原子能研究所一座 大型核融合實(shí)驗(yàn)爐采用了飛輪儲(chǔ)能發(fā)電裝置，其主要參數(shù)為：功率235MVA、電壓18kv、 電流6898A、飛輪轉(zhuǎn)速420-600rpm、可釋放能量為020MJ，轉(zhuǎn)子為碳素鋼鍛造的實(shí)心圓 盤(pán)，重 1000t。國(guó)內(nèi)飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)從事與飛輪研究相關(guān)的單位有:清華大學(xué)工程物理系飛輪儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)室、華 北電力大學(xué)、北京飛輪儲(chǔ)能柔性研究所(由中科院電工所、天津核工業(yè)理化工程研究院 等組成)、北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、中國(guó)科大、中科院力學(xué)所、東南大 學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)等，主要集中在小容量系列，其中，北航針對(duì)航天領(lǐng)域研制的“姿扭 儲(chǔ)能兩用

23、磁懸浮飛輪”已獲得2007年國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。華北電力大學(xué)和中國(guó)科學(xué) 院電工研究所、河北省電力局合作，已經(jīng)開(kāi)始就電力系統(tǒng)調(diào)峰用飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的課題進(jìn) 行研究，預(yù)計(jì)能夠取得可喜的成果。隨著超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展和高強(qiáng)度復(fù)合材料的出現(xiàn)以及電力電子技術(shù)的新進(jìn)展，開(kāi)發(fā) 飛輪儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)成為可能。從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)角度看，飛輪儲(chǔ)能機(jī)組作為一種重要的調(diào)峰 手段分散接入電網(wǎng)是可行的。由于飛輪機(jī)組運(yùn)行控制的靈活性，可使電力系統(tǒng)的運(yùn)行可 靠性和穩(wěn)定性得到提高。飛輪的發(fā)展方向及研究熱點(diǎn)：1）超大儲(chǔ)能量、大功率飛輪的研制；2）進(jìn)一步降低儲(chǔ)能飛輪系統(tǒng)的功耗；3）系統(tǒng)的安全性、可靠性分析；4）機(jī)電參數(shù)匹配問(wèn)題；5）強(qiáng)力充放電系統(tǒng)的穩(wěn)

24、定性。壓縮空氣儲(chǔ)能它利用電力系統(tǒng)低容負(fù)荷時(shí)的多余電能將空氣壓縮儲(chǔ)存在地下洞穴中，需要時(shí)再放 出，經(jīng)加熱后通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，以供尖峰負(fù)荷的需要。供給燃?xì)廨啓C(jī)的能量 是壓縮空氣的勢(shì)能和用以加熱空氣的燃料化學(xué)能的總和。壓縮空氣蓄能電站在一個(gè)充壓 和釋放的循環(huán)中發(fā)出的電量大于充壓所需的電量。充、放能量之比稱(chēng)為電量比，一般為 0.720.80，它取決于電站的規(guī)模和設(shè)計(jì)情況。在發(fā)電過(guò)程中，燃料消耗大約為 4220kJ/kWh。壓縮空氣儲(chǔ)能的能量流如上圖所示，下圖為一個(gè)典型的壓縮空氣蓄能電站示意圖1978年聯(lián)邦德國(guó)在亨托夫成功地投運(yùn)了一個(gè)290MW的壓縮空氣蓄能電站，并獲 得了優(yōu)異的可利用率和可靠性。美國(guó)電力研究協(xié)會(huì)（EPRI）已深入細(xì)致地研究了一個(gè)220MW的壓縮空氣蓄能電站。研究表明，有經(jīng)濟(jì)效益的壓縮空氣蓄能電站是用25 50MW （或