利用飞轮储能技术解决区域风场电量余量问题

左荣宇

摘要：现阶段，在我国发展过程中，新能源发电技术的应用范围是非常广泛的，到2018年底，新能源发电已经成为我国第二大发电形式，随着近些年来不断的发展，新能源发电已经可以和煤炭发电并驾齐驱。但是由于新能源发电技术在应用过程中具有极强的不稳定性，特别是在调节峰频的过程中，需要搭配其他的一些辅助措施。目前，飞轮储能技术在应用过程中可以很好的解决该问题，可以有效的控制区域风电场电量余量的问题。

关键词：飞轮储能技术；区域风电场；电量余量

1、前言

在我国一些西北地区，由于环境条件的优势，所以风力发电的应用是非常广泛的，但是由于我国西部地区的经济相对来说比较落后，所以会剩余很多电量，因此，如何储存这些电量就成了一个非常重要的问题。目前，飞轮储能技术可以有效的解决区域风电场的电量储量问题，为我国的东部地区和其他地区及时输送相应的电量，从而促进我国经济的协调发展。本文就针对区域风电场的电量余量的飞轮储能技术展开了相关分析。

2、对我国各类储能技术的介绍

为了更好地满足我国居民在日常生产生活中对于电力的需要，我国电力系统每年都会增加大量投资用于电网和电源后备容量的建设和扩张，但是，通过相关调查发现，虽然投入比较多，但是建设的效果并不好，具体来说，我国目前所用到的一些储能技术包括以下三种：

2.1化学储能技术

目前，该技术在我国应用过程中是最为广泛的一种技术，而且在居民的日常生活中，也可以用到该技术，比如说各种电池，包括液体电池，干电池等。但是由于该技术在应用过程中受到多方条件的限制，所以应用的效率并不高，只适合用于储存少许电量，一旦电的容量比较大，通过电池进行储能的成本就非常高，所以该技术并不适用于我国大型风电场区域储能的应用

2.2热介质储能技术

该技术在具体应用的过程中也是比较广泛的，主要包括两种方式，首先是热力网，其次就是热泵技术。但是由于该方法在应用过程中对于技术的要求比较高，而且很多技术尚在研发过程中，因此，在应用过程中，就会有很多的技术壁垒导致储能效果不佳。

2.3飞轮储能技术

飞轮储能技术传入我国的时间是在上个世纪80年代，但一些比较大的科研院所首先运用该技术，虽然该技术在我国的经验相对来说是不丰富的，但是在美国，德国，日本等一些发达国家和地区的应用已经非常广泛了，而且技术都比较先进。在日本，就曾经制造出世界上最大的变频调速飞轮储能发电系统，因此，虽然该技术在我国仍然处于一个发展时期，但是是有很多经验可以借鉴的。其次，在具体的实验中可以发现，该技术在应用过程中的效果是非常好的，既可以有效的储存大多数的电力，而且又可以保证供电的平稳性。

通过对比可以发现，飞轮储能技术与其他技术相比在风场储能过程中的应用前景是非常广阔的，因此，我国政府必须大力支持该项目的研发和实践，从而尽快地实现我国电力系统的又一轮更新和发展。

3、飞轮储能技术在大容量开发过程中所面临的技术难题

目前，在飞轮储能技术研发过程中，仍然遇到了非常多的问题，这些问题主要包括飞轮转设计问题，低功耗设计问题以及高速旋转的安全性问题，这几个方面的问题都是非常重要的，只要可以有效的解决这几个方面的问题，就可以保证飞轮储能技术实际应用的效果。

3.1飞轮转子设计问题

在飞轮转子的设计过程中，最重要的一个问题就是材料的选择以及形状的设计。在具体设计过程中，对于精度的要求是非常高的，一旦出现的误差比较大，那么很有可能导致功率的下降，我现在材料的选择过程中，第一要求就是要硬度高，同时，质量还要尽可能的轻，目前最为合适的材料就是碳素纤维，这种材料价格相对来说比较低廉，而且容易获得，硬度相对来说也比较高，甚至达到了钢铁的硬度，因此，适用在飞轮转子的制作过程中是最为合适的。其次就是形状的设计，在形状设计过程中，各种参数都需要进行实际的测量与实验，要想方设法的减轻飞轮转子的质量，只有这样才能够保证转子的转速，因此，大多数的飞轮转子都是采取中空的设计样式，同时，结合一些几何图形的性质提高飞轮性能。

3.2低功耗设计问题

由于飞轮储能技术在应用过程中，飞轮的转速是非常快的，而高速的旋转就意味着摩擦比较多，损耗比较快，因此为了减少损耗，延长使用寿命，尽可能的采取机械非接触式设计方法，特别是在野外的一些风电场的应用过程中，由于不能及时补充润滑油，所以应用无接触的设计方式，可以更好地降低损耗。而且通过实践发现，该技术在一些极端恶劣的天气仍然可以保持正常的功率运转，比如说在高温或者极寒的地区仍然是可以运作的。

3.3高速旋转的安全问题

飞轮在旋转过程中的速度是非常快的，由相关专家测量发现，飞轮外圆的转速差不多是音速的两倍时才能产生最大的效用，转速越快就意味着所产生的力越大，在摩擦力与空气阻力的作用下，就会导致各种安全问题的出现。但是这种转速只有在真空环境下才能实现，而为了解决这个问题，有关专家就在飞轮储能装置上安装了一个旋转密封圈，该密封圈所充当的作用就是隔绝外来空气，只允许少量空气的进入，并且还有一个可以吸走空气中杂质的泵，这种方式既可以实现飞轮的高转速，又可以有效的降低一些安全性问题。

4、飞轮储能技术在风电场电量余量应用中的前景分析

飞轮储能技术在应用过程中，相比于其他的一些化学储能技术以及热量，储能技术具有寿命长，充电放电次数多，环保污染等优点，因此这种储能技术在风电场电量余量的应用过程中，是更加符合现阶段我国经济发展理念的。而且目前我国的一些科学技术也可以对该技术进行相应的完善和创新，从而更好地促进该技术在我国电力系统中的应用，比如说超导技术和高强度材料技术的发展，就为飞轮储能技术的发展提供了有效的技术支撑，由此可见，未来在我国风力发电厂的发展过程中，飞轮储能技术很有可能实现普及和推广。

而该技术除了可以应用在风电场电量余量的储存中之外，还可以有效的提高电源输送的频率，保证电源输送的稳定性，这与化学电池也是有很大区别的飞轮储能技术，可以及时到，并且不间断的供电，因此，该技术的应用让我国的风电场可以发挥更大的作用。其次，该技术还可以应用在再生能源并网的冲击负荷调峰过程中，现阶段，一些发达国家都在研制容量更大，功率更高的飞轮系统，并且将该系统应用在调频电厂中来配合当地风场的建设。最后，该技术还可以应用在新能源汽车制动能量的回收过程中，由于汽车在大力制动时会产生巨大的能量，而这些能量可以通过该技术进行存储，从而作为汽车的后备能源使用。

5、结束语

东上所述，通过飞轮储能技术，可以很好的实现我国电力的平衡，突然促进我国东西方的协调发展，本文也已经对飞轮储能技术进行了详细的介绍，并且对该技术未来的发展也进行了相应的转让，随着我国科学技术的不断发展，该技术在应用过程中会得到更多的优势，从而为我国电力系统的发展提供更加安全有效的从能技术，强化电力系统的稳定性。

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