2023飞轮储能技术在新能源一次调频上的应用.docx

飞轮储能技术

在新能源一次调频上的应用

飞轮储能技术

Part原理及特点介绍

Part

磁悬浮储能飞轮采用磁悬浮轴承技术，

磁悬浮储能飞轮

采用磁悬浮轴承技术，飞轮运行时旋转体处于完全磁悬浮状态，具备无磨损、功耗低、寿命长等优势。

1.1十磁悬浮储能飞轮的基本原理和构成

vYCON微控

飞轮储能公

飞轮储能公

式

R-o2

高速飞轮拥有更高的能量/功率密度。高转速低损耗是飞轮技术的发展方向

飞轮储能

是一种物理储能方式，利用旋转体旋转时所具有的动能来存储和释放电能。

参数名

最大功率

最大存储能量

飞轮最高转速

部署方式

占地面积

重量

参数值

450kW

6.25MJ(1.74kWh)

36750转/分钟

单柜体式

0.6m2

821kg

1.2十磁悬浮储能飞轮的构成

真空腔

WYCON微控

五自由度主动磁悬浮上轴承

高速永磁同步电机

航天级合金钢飞轮转子

五自由度主动磁悬浮下轴承

1.31飞轮系统的寿命与安全性分析

飞轮使用寿命的计算方式

由于飞轮一直处于高速-低速变化的充放电循环之中，应力波动幅度大，在

材料中会产生撕裂效应，从而产生裂纹扩展。当裂纹扩展到极值时，会使得

飞轮产生破坏性损坏。损坏前飞轮充放电循环的次数，就是飞轮的疲劳寿命。萌生寿命：假定材料没有缺陷，从产生裂纹到发展至破坏性裂纹所经历的

应力循环次数。一般采用实验获得的SN曲线计算。

残余寿命：指假定在材料中存在一定尺寸缺陷(如气泡、裂纹)的情况下，基于给定的应力循环幅值和最大应力，初始缺陷增长到极值时，所需的应

力循环次数。一般通过Foreman关系式求解。

百万次循环寿命不是飞轮设备的默认指标。萌生寿命计算会为飞轮的安

全运行埋下巨大隐患。以何种缺陷尺寸作为残余寿命的计算参数是确定

飞轮使用寿命、确保安全运行的核心。

wYCON微控

1.31飞轮系统的寿命与安全性分析

飞轮安全性的基础-飞轮转子无损检测

通过无损检测确定飞轮转子内部的裂纹/气泡/沙眼等缺陷的位置及大小，

以最小检测精度为基准计算飞轮使用寿命。

无损检测需考虑方法/设备、飞轮材质、飞轮的尺寸大小。

飞轮安全性的其它保障条件

o技术成熟性○飞轮轴承体系设计o飞轮转子跌落试验

o飞轮运行状态在线监测○飞轮设备的加工生产/测试环境

o飞轮的被动防护/碎片遏制

vYCON微控

微控AAA级C法无损探伤超音波

(UT)标准检测设备

飞轮转子金轴1.4+磁悬浮飞轮转子的制造工艺

飞轮转子金轴

VYCN微控

高速磁悬浮储能飞轮是以精密制造为基础的、多学科融合的机电一体化设备

1.41磁悬浮飞轮的制造条件

微米级精密加工中心飞轮转子金属热处理中心

微米级精密加工中心

VYCON微控

飞轮高速电机加工中心

飞轮老化试验环境

飞轮集成测试中心

vYCON微控1.5+磁悬浮飞轮储能产品主要特点

vYCON微控

无衰减转速即能量，全生命期储能量不衰减且可精确度量

无衰减

转速即能量，全生命期储能量不衰减且可精确度量

长寿命

无机械摩擦，核心部件长达20年使用寿命，100万次循环充放电寿命

高安全长寿命

物理储能过程，无化学反

应，全方位参数监测，状

态透明，安全可控

无衰减大功率核心

无衰减

大功率

优势

大功率更高的功率密度，超过

大功率

更高的功率密度，超过200C的充放电倍率

无污染

绿色无污染，飞轮采用合金钢材料，退役后可全部

回收利用，处理成本低

模块化、标准化设计，运

无污染易部署输和施工方便，容易选址，

无污染易部署

飞轮储能技术

Part在新能源场站一次调频上的应用

vYCON微控2.1十新能源场站频率支撑的必要性

vYCON微控

在中央财经委第九次会议上，习近平总书记强调构建以新能源为主体的新型电

力系统。

新型电力系统面临的两个主要问题：新能源消纳受限以及安全稳定运行风险增

大。安全稳定运行风险主要表现在电网调节能力及抗干扰能力不断下降。

十四五末期在新能源占比21%工况下，若新能源不具备调频能力可能导致低频

减载动作，严重威胁电网安全稳定运行。

2020年7月，国家强制标准《电力系统安全稳定导则》GB/38755-2019开始实

施后。各地能监局均已发文明确要求新并网新能源场站需具备一次调频能力。

2021年12月21日，国家能源局发布《并网主体并网运行管理规定》、《电力

系统辅助服务管理办法》。两个文件中明确将一次调频、转动惯量单独列出，

通过义务提供、固定补偿、市场化方式等补偿机制，成为新能源场站并网义务

项或收益项。

《并网电源一次调频技术规定及试验导则》GBT40595-20