——盾石磁能飞轮事业部总经理李胜飞

2020年8月26-28日，由中关村储能产业技术联盟、中国能源研究会储能专委会、中国科学院工程热物理研究所主办的“第九届储能国际峰会暨展览会”在北京召开。峰会主题聚焦“聚储能十年之势，创产业十四五新机”，同期举办储能联盟十年纪念论坛。北极星储能网、北极星电力APP对本次峰会进行全程直播。

在8月26日举办的“储能创新论坛”上，盾石磁能科技有限责任公司飞轮事业部总经理李胜飞为我们分享了“飞轮储能在城市轨道交通的应用”。

盾石磁能飞轮事业部总经理李胜飞

盾石磁能飞轮技术为什么叫GTR，因为它有几个特点，功率高、响应快、长寿命、不衰减、多频次充放电，响应就可以做到一毫秒响应，五毫秒达到全功率的响应，现在飞轮储能技术寿命深度充放电可以达到一千万次的级别，对应年限一般在25年以上。不衰减，化学电池包括电容一般会两三年面临容量的衰减，一般衰减到60%左右。飞轮储能技术为什么不衰减？因为只要它的速度不变、质量不变就不会衰减，因为它的储能量跟速度和质量有关系。充放电飞轮储能技术每小时可以几百次的充放电，电池肯定是做不到的。飞轮储能一些典型的参数，现在国内国际上现在做飞轮储能单机一般在几十千万到几百千万的水平，阵列组合基本可以做到，现在目前运行的调频电站在30兆瓦，所以这里边涉及的一些阵列控制技术。第二等级飞轮都是直流的，750伏和1500伏，主要针对电网和轨道交通开发和应用。充放电，高频次响应飞轮一般充放电时间比较短，一般在十几秒这种水平，有一些非常非常重的飞轮叫能量型飞轮，飞轮分能量型和功率型的，功率型就是十几秒到30秒，能量型就是存个20度电，但是质量非常大，一般几吨一个，这有特殊的应用场合，飞轮包括几个系统都可以拆开安装，非常适合紧凑的地方安装，而且飞轮的功率密度是非常高的，同样功率它的占比应该是所有储能类的表现的应该是最优秀的一个。

重点介绍一下飞轮在地铁的应用情况，我们是跟北京地铁一块做的飞轮在地铁的应用，这个项目是北京房山线替换原有制动再生电阻，整个项目实施过程中包括实验验证、全天挂网，现场测算数据可以节约15%到30%总牵引电能，同时能起到稳定直流网压。飞轮储能技术一般是免维护，不像电池两三年需要更换，飞轮终身不需要更换，飞轮它就是个电机，电机里边就是铜线和硅钢片，包括一些原材料，一般运行几十年是没有问题的，普通电机就可以运行十几年，所以飞轮整体全生命周期很高。北京房山地铁这个项目，前期我们也是经过一些数据调研，对整个线路运行状况，时间间隔、发车密度进行了统计，现在北京房山线4分半、7分钟、8分钟占比超过80%，所以基于上述发车密度我们进行了系统化的仿真，这是在不同发车密度下仿真模型得出的牵引网电能的波形，主要是功率和能量的波形。这里边最后统计在不同发车密度下是不一样的，车的配合决定了网上有多少能量流动和利用，我们跟北京地铁共同研究，最终决定用一兆瓦飞轮储能开展项目应用，对北京地铁这种工况又进行了调整和优化，开发了一套能量管理单元，这个项目采用基于网压控制策略，通过动态跟踪功能学习，使飞轮与网压配合更加默契。

另外也跟大家分享一下地铁的一些电网的特性，电网的波动是非常频繁的，想用到电网进行功率和电压的治理或者能量回收利用，必须具备这个能力，每小时就要需要几百次充放电能力，所以这种特性储能装置或者技术手段才能适合冲击非常强的轨道交通这个电网。

我们这个项目经过了第三方的验证，其中每小时的节能量是业主非常关心，第三方检测的数据是平均每小时93.55度电，我们进行了一部分数据的统计，这一兆瓦每天基本上可以节约1500度电，平均节电率23%左右，另外飞轮应用之后我们也进行了大量数据采集和对比，应用前电压波动在700伏到928伏，投入飞轮之后我们经过数据采集，波动数据750伏到900伏，稳压效果是非常明显的。这个项目也受到中国工程院院士顾国标到现场考察和指标，同时中科院院士华中科学大学教授程时杰也做出了高度的评价，该技术在制动能量回收效果非常明显，带来了巨大的经济效益，为节能减排绿色环保做出巨大贡献。北京地铁他们自己测算结果基本上跟我们是一致的，因为我们基础数据是一样的，可能就是每天节电量跟平峰期、高峰期、周六日和工作日有区别，所以节电率到1100到1800度不等，平均在1500度，往年稳定符合国家要求的水平。

中央电视台新闻频道曾对这个项目进行过报道。

飞轮储能的前景这个行业也发布了相关政策和规划，其中有十三五国家战略新兴产业规划，能源革命2016到2030年完成一千兆瓦飞轮阵列单机，第三中国制造里边也重点提出了支持飞轮示范包括研究应用，2019年国家发改委发布产业调整，重点提高城市轨道交通再生这一块能量回馈、能量存储列入鼓励类，2019年中共中央发布交通强国建设纲要这块，重点提出了一些推广新能源环保型轨道交通装备。飞轮应用前景，轨道交通现在每个地铁都在争相建设，现在全国运行已经超过6700公里，轨道交通的密度基本是一点几公里到两公里左右的地铁站，市场潜力是多大？每个站基本上都具备1兆瓦到2兆瓦对飞轮安装需求，所以这也是一个巨大的市场，而且中国还在建设更多的地铁。轨道交通特点发车密度高，其中消耗电能就是轨道交通面临最大的问题，而且轨道交通里边牵引能量一般占电能消耗的50%左右，因此在这个领域里边，节能潜力也是非常巨大的。没有一种储能技术能是遍布天下的，将来的储能市场和储能应用肯定是多能融合，最主要是安全用能，提高能量的运用量，延长能使用寿命，我们助力飞轮储能技术，为轨道安全运营带来新的动力，同时也为注入电网、高端制造业带来一些新的可选的技术手段，谢谢。