自飛輪發(fā)明以來，飛輪技術(shù)可以幫助平衡機(jī)器中的能量流動。隨著時間的推移，更多的現(xiàn)代飛輪設(shè)備已經(jīng)被公共汽車、火車、起重機(jī)和汽車等行業(yè)領(lǐng)域采用，通常以再生制動的形式出現(xiàn)。在這種情況下，可以捕獲即將浪費的能量（例如車輛減速或停止）并轉(zhuǎn)換為可用的電能。
飛輪通過加速轉(zhuǎn)子高速工作，其能量暫時存儲為旋轉(zhuǎn)動能或動能。然后，這種能量可以轉(zhuǎn)換成一種有用的形式，例如，它可以使車輛再次移動。
例如，沃爾沃公司在幾年前就用他們的S60轎車進(jìn)行試驗，后輪制動將使飛輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生機(jī)械能，在稍后加速時，也有助于將汽車向前移動。這令人印象深刻，對嗎？
ABB公司將在阿拉斯加安裝其集成的PowerStore商用飛輪和電池系統(tǒng)，以實現(xiàn)風(fēng)電場更多可再生能源的整合
現(xiàn)代飛輪的轉(zhuǎn)速有多快？
由于最近的技術(shù)進(jìn)步，飛輪引起了一些公用事業(yè)和儲能公司的興趣。鋼質(zhì)飛輪的轉(zhuǎn)速被限制在幾千轉(zhuǎn)。現(xiàn)代飛輪由碳纖維材料制成，采用磁性軸承，能夠以高達(dá)60,000 rpm或更高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
為儲能而開發(fā)的設(shè)備安裝在一個真空外殼內(nèi)，以減少空氣阻力。飛輪也使用連接到轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)進(jìn)行充電和放電。
為什么對飛輪感興趣的是公用事業(yè)公司或電網(wǎng)運營商？
飛輪使用方便，并且速度很快，可以用來發(fā)電。電網(wǎng)平衡通常由傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)實現(xiàn)，這些發(fā)電機(jī)必須提供輔助服務(wù)，例如備用電能容量。而對于實時負(fù)載平衡，如頻率和電壓控制，發(fā)電機(jī)可以升高和降低的轉(zhuǎn)速決定所提供能源服務(wù)的分配和價值。
例如，STORNETIC公司的EnWheel飛輪產(chǎn)品采用高科技材料制成，可使轉(zhuǎn)子達(dá)到每分鐘45,000轉(zhuǎn)的速度。據(jù)該公司介紹，這是通過將摩擦損失降至最低來實現(xiàn)的。整個轉(zhuǎn)子在非接觸式軸承的真空中運行，并且由碳纖維增強(qiáng)塑料制成。
飛輪可以幫助完成這些功能。飛輪可以快速提供有功和無功功率，這對平衡由傳統(tǒng)負(fù)載或可再生能源引起的功率波動至關(guān)重要。這使得飛輪非常適合平衡風(fēng)力或太陽能發(fā)電場產(chǎn)生的可變功率，提高電網(wǎng)電能質(zhì)量，并穩(wěn)定當(dāng)?shù)胤植嫉碾妷核健?/div>
當(dāng)然，風(fēng)力發(fā)電場將會受風(fēng)力的影響。風(fēng)力過多和過少都會影響到它所饋入的電網(wǎng)穩(wěn)定，這就是儲能系統(tǒng)發(fā)揮作用的地方。儲能部署可以幫助支持和平衡可再生能源的整合。
鋰離子等電池可以在數(shù)秒鐘到數(shù)分鐘內(nèi)儲存、吸收和釋放能量，而采用飛輪也可以存儲這些電能，并超過電池的性能。而且，與鋰離子電池不同，即使經(jīng)過數(shù)千次循環(huán)之后，飛輪的性能也不會退化，所以它們的使用壽命可以更好地匹配風(fēng)力發(fā)電場的使用壽命。
電池和飛輪是一個非此即彼的選擇嗎？
飛輪可以與電池一起工作。例如，電力設(shè)備廠商ABB公司提供模塊化微電網(wǎng)系統(tǒng)，將這兩種設(shè)備的互補(bǔ)功能融合在一起，目前該系統(tǒng)正在為一個位于美國阿拉斯加州的17兆瓦風(fēng)電場提供服務(wù)。飛輪將有助于整合波動的風(fēng)力發(fā)電，并且電池可以用于長期儲存電能。
STORNETIC公司指出，獨立飛輪系統(tǒng)具有環(huán)保優(yōu)勢，該系統(tǒng)不含毒素或化學(xué)物質(zhì)。
STORNETIC公司在2016年9月召開的漢堡WindEnergy展會上首次推出其EnWheel飛輪產(chǎn)品，這是一款完全可回收的飛輪能量裝置。
在STORNETIC的EnWheel飛輪裝置中，其電機(jī)以每分鐘45,000轉(zhuǎn)的頻率旋轉(zhuǎn)碳纖維轉(zhuǎn)子。為了減少摩擦并保持高速，轉(zhuǎn)子在真空中懸浮在磁力軸承上。
STORNETIC公司最近推出了第一臺兆瓦級飛輪儲能單元。DuraStor（R）1000基于飛輪的裝置由16個EnWheel裝置組成，使用戶能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)動能，并快速方便地進(jìn)行存儲。
據(jù)該公司介紹，可靠的飛輪系統(tǒng)為更加穩(wěn)定的風(fēng)電場提供了更多的可能性，因為它提供了風(fēng)電項目通常缺少的可預(yù)測性。
例如，STORNETIC公司的董事總經(jīng)理Rainer vor dem Esche博士在一份新聞發(fā)布會上表示，“飛輪系統(tǒng)可以吸收電力高峰輸出的電能，從而使整個風(fēng)電場的電能產(chǎn)量更加均衡和可預(yù)測。它還使風(fēng)電場能夠提供頻率控制服務(wù)，為平衡電網(wǎng)提供幫助。”
STORNETIC公司目前正與可再生能源開發(fā)商EDF公司在法國合作開展一項聯(lián)合試點項目，以評估飛輪儲能技術(shù)的性能及其對電網(wǎng)的影響。
還有哪些公司正在研究飛輪？
目前市場上還有一家名為Amber Kinetics的公司在開發(fā)飛輪技術(shù)。加利福尼亞新興技術(shù)協(xié)調(diào)委員會最近發(fā)布的一項獨立研究報告表明，這家公司的飛輪儲能技術(shù)（FES）提供了四小時的放電量，并且成功并有效地改變了電力負(fù)載。
Amber Kinetics公司已開發(fā)出一種新技術(shù)，可將飛輪的持續(xù)時間和效率從幾分鐘延長到幾小時，從而為公用事業(yè)規(guī)模的應(yīng)用提供更經(jīng)濟(jì)可靠的儲能產(chǎn)品。
去年，Amber Kinetics公司使用其Gen-2飛輪系統(tǒng)與太平洋天然氣和電力公司簽署了一個20兆瓦的儲能服務(wù)協(xié)議。它是有史以來最大的輸電級飛輪系統(tǒng)之一。
此外，這個調(diào)查研究報告的作者表示，使用這種新興技術(shù)在電力供應(yīng)方面可以為電網(wǎng)提供更多的靈活性和負(fù)載調(diào)節(jié)機(jī)會，并建議將其采納到加利福尼亞的自我激勵計劃中。
飛輪與電池相比有什么優(yōu)勢？
Amber Kinetics公司認(rèn)為，其鋼質(zhì)飛輪技術(shù)可以降低定價，同時提高公用事業(yè)規(guī)模儲能的操作安全性和靈活性。其部分成本節(jié)約來自更長的維護(hù)間隔，特別是與電池相比。飛輪的材質(zhì)不會發(fā)生退化，很少需要更換。
“由于飛輪的材質(zhì)98％都是鋼，所以沒有火災(zāi)、化學(xué)爆炸或有害物質(zhì)釋放的風(fēng)險，并且在30年的使用期限內(nèi)提供無限次的循環(huán)運動。”Amber Kinetics公司首席執(zhí)行官Ed Chiao指出，“我們的愿景是為希望利用飛輪儲能降低成本和整合可再生資源的公用事業(yè)公司提供具有成本效益和靈活性的能力。”
