點(diǎn)擊進(jìn)入峰會(huì)直播專題：儲(chǔ)能國(guó)際峰會(huì)暨展覽會(huì)2018

　　4月2-4日，“儲(chǔ)能國(guó)際峰會(huì)暨展覽會(huì)2018（ESIE 2018）”在北京國(guó)家會(huì)議中心舉行。清華大學(xué)副研究員戴興建在主題論壇上做演講。以下為演講內(nèi)容：

　　清華大學(xué)副研究員 戴興建：

　　感謝儲(chǔ)能聯(lián)盟的邀請(qǐng)介紹飛輪儲(chǔ)能的一些基本的說(shuō)法，因?yàn)閮?chǔ)能各種各樣，飛輪儲(chǔ)能是一個(gè)比較特殊的技術(shù)。包括有三點(diǎn)，首先介紹國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，把這幾個(gè)參數(shù)和應(yīng)用做一個(gè)介紹，最后，大家很關(guān)心成本，我們也有一個(gè)估計(jì)，因?yàn)樽龅臅r(shí)間也比較長(zhǎng)了，在儲(chǔ)能里頭有一種需求，叫高頻次，短式高頻次。前面介紹的充放電次數(shù)可能在一萬(wàn)次，飛輪儲(chǔ)能的充放電次數(shù)可以超過(guò)10萬(wàn)次，甚至更長(zhǎng)。飛輪儲(chǔ)能也要追求高性能，包括大容量，飛輪的單機(jī)容量可以做的很大，我們講的功率，幾百個(gè)飛輪并聯(lián)以后可以做到數(shù)十兆瓦，上百兆瓦。

　　飛輪儲(chǔ)能這個(gè)技術(shù)是從國(guó)外五六十年代開始做，做了五六十年了，在技術(shù)指標(biāo)上確實(shí)有一些突破，我們講單機(jī)功率國(guó)外已經(jīng)做三兆瓦，清華前年做出一兆瓦的系統(tǒng)。能量，他拿鍍電衡量不是他的長(zhǎng)項(xiàng)，短時(shí)大功率?，F(xiàn)在國(guó)外對(duì)低速飛輪可以做到十即度電，中低速。三兆瓦的系統(tǒng)存了六十兆焦，在比較重要的供電場(chǎng)合是比較合適的。另外一組飛輪是高速飛輪，高速飛輪轉(zhuǎn)速超過(guò)一萬(wàn)轉(zhuǎn)。這時(shí)候功率就上不去了，我們可以看到國(guó)外最高的是330千瓦，國(guó)內(nèi)可以做到三百千瓦，能量90兆焦大概25度電，我們跟電池一樣。國(guó)外的高速可以到2200轉(zhuǎn)，國(guó)內(nèi)1600轉(zhuǎn)，并且國(guó)內(nèi)也是樣機(jī)的水平。國(guó)內(nèi)從九即年開始做飛輪儲(chǔ)能，最近幾年有更多的單位做這些事兒，這是因?yàn)閮?chǔ)能這個(gè)行業(yè)在快速的發(fā)展，有它的需求，飛輪儲(chǔ)能針對(duì)短時(shí)高頻次，對(duì)功率要求很高，但是對(duì)能量要求不高的場(chǎng)合，它是有它的用武之地的。

　　國(guó)內(nèi)這些年有一些突破，單機(jī)研制方面在縮小差距。要做到電網(wǎng)用途，我們單個(gè)可以做到幾百千瓦到幾個(gè)兆瓦，在美國(guó)有兩個(gè)20兆瓦的儲(chǔ)能電站，單個(gè)電站是200個(gè)飛輪，這和國(guó)外還是有一些差距。

　　我們近期想在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃里頭做一個(gè)飛輪陣列，并且在電網(wǎng)短時(shí)高頻次的用途上做一個(gè)示范應(yīng)用。單機(jī)容量，對(duì)低速飛輪來(lái)講可以到600千瓦到三兆瓦，高速電極功率做不到，由于收到電機(jī)損耗 ，我們通過(guò)200到1000個(gè)單機(jī)就可以做到高功率的儲(chǔ)能系統(tǒng)。所以我們覺(jué)得飛輪儲(chǔ)能還是一種短時(shí)，他的充放電在分秒級(jí)的，高功率。

　　這么一個(gè)大的儲(chǔ)能系統(tǒng)，我們也可以不按他的額定功率把時(shí)間延長(zhǎng)，比如原來(lái)堅(jiān)持30秒，就可以做到5分鐘。剛才說(shuō)的是容量，第二個(gè)問(wèn)題效率。有的做飛輪的單位去講效率，說(shuō)99%，98%，我不知道他提的這個(gè)效率是什么？對(duì)于我們搞儲(chǔ)能來(lái)講，你進(jìn)去多少度電，拿出來(lái)多少度電，這才是真正的能量效率。充電包括兩個(gè)過(guò)程，我們假設(shè)是98%，放電還有兩個(gè)98%，再加上其他的損耗，所以我們覺(jué)得效率能做到86%到94%這個(gè)區(qū)間就是我們所說(shuō)的循環(huán)的能量效率，這個(gè)數(shù)字才是合理的一個(gè)區(qū)間。如果說(shuō)99%，98%，我不知道他說(shuō)的是什么效率。

　　第三個(gè)問(wèn)題壽命，因?yàn)轱w輪是用金屬材料或者復(fù)合材料，它的強(qiáng)度疲勞壽命、設(shè)計(jì)可以做到10萬(wàn)次以上。電機(jī)材料也是比較成熟的，電力電子材料和其他的做功率變換的是一樣的。它的兩個(gè)軸承和輔助系統(tǒng)可以通過(guò)維護(hù)來(lái)達(dá)到長(zhǎng)壽命。問(wèn)題是，這么長(zhǎng)的壽命用在什么地方？我們?cè)诤芏鄥⒖嘉墨I(xiàn)可以看到飛輪的壽命十萬(wàn)次以上，這個(gè)是靠譜的，有科學(xué)依據(jù)的，但是用在哪個(gè)地方，根據(jù)我們做這么多年的飛輪的經(jīng)驗(yàn)，在車輛動(dòng)能再生領(lǐng)域是有高頻次的。我們?cè)谥性吞镯?xiàng)目里頭，在短短4個(gè)月充放電達(dá)到1萬(wàn)2千次，對(duì)高頻次的，我們覺(jué)得它的是有它的用武之地的，第二個(gè)用途，如果每天10次或者20次，每年是幾千次，也有它的用武之地。還有一種想法，用到調(diào)峰，調(diào)峰可能這個(gè)次數(shù)就不夠了，每天一次，一年也就300多次，是萬(wàn)次要用多少年呢？30年，對(duì)很多投資人難以接受，或者不愿意投那么遠(yuǎn)。

　　最后一個(gè)問(wèn)題關(guān)于成本，這張表是2015年的一個(gè)文獻(xiàn)，這是我們的一個(gè)參考，從這每千瓦的歐元數(shù)看，和其他相比還是比較低的一個(gè)成本。注意，它的單位是千瓦，不是千瓦時(shí)，論度電它就沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力了。要發(fā)揮它的長(zhǎng)處，短時(shí)高頻次，用功率來(lái)衡量它，它還是有優(yōu)勢(shì)的。這個(gè)是講它的維護(hù)。

　　在這里頭，最后是講的考慮到各種因素以后，它的成本還是比較低的水平。我們強(qiáng)調(diào)它在高頻次充放電的條件下，以千瓦來(lái)衡量它的價(jià)格。這個(gè)講的是在調(diào)頻用途里頭，它和鋰電池，鉛酸電池比，每年的循環(huán)價(jià)格還是比較低的一個(gè)價(jià)格。所以如果調(diào)頻市場(chǎng)，每年在幾千次的充放電市場(chǎng)里頭，應(yīng)用里頭，我們覺(jué)得飛輪儲(chǔ)能還是有競(jìng)爭(zhēng)力的，它的競(jìng)爭(zhēng)力還表現(xiàn)在它的材料是成熟的，技術(shù)是相對(duì)成熟的，不會(huì)從基本的材料體系開始研究。

　　這是美國(guó)能源部的一個(gè)數(shù)據(jù)，也是講的飛輪儲(chǔ)能對(duì)于調(diào)頻這個(gè)市場(chǎng)。單次調(diào)頻的成本還是比較低的。

　　第三，關(guān)于飛輪儲(chǔ)能的應(yīng)用。幾個(gè)應(yīng)用，八九十年代針對(duì)航天應(yīng)用，車輛在歐洲發(fā)展的比較多，主要是對(duì)公交系統(tǒng)的頻繁有剎車動(dòng)能再生的場(chǎng)景，包括起重機(jī)械也是能量回收，加起來(lái)的市場(chǎng)和動(dòng)態(tài)UPS，以及新能源發(fā)電，電網(wǎng)調(diào)頻都是一個(gè)小的市場(chǎng)。我們剛才說(shuō)幾千次充放電從美國(guó)儲(chǔ)能電站提供的運(yùn)行的數(shù)據(jù)，它占到這個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)頻的容量只有10%，但是它承擔(dān)了30%的調(diào)頻操作。在三千到五千次電壓調(diào)頻場(chǎng)合里它是有優(yōu)勢(shì)的。我們講十萬(wàn)次以上要注意在我這個(gè)設(shè)備投資期或者是運(yùn)行期間到底十萬(wàn)次能不能用上？這個(gè)要考慮。所以我們覺(jué)得五千次每年功率性的用途最適合飛輪儲(chǔ)能的。

　　另外一種用途，關(guān)于能量用途，這是2012年出的，想跟電池競(jìng)爭(zhēng)，做電池型的飛輪，他能做到0.4每千瓦時(shí)。我們的結(jié)論是，單機(jī)的容量可以做的很高，效率86%到94%，這是比較合理的區(qū)間，壽命在10萬(wàn)次以上，它的成本我們估計(jì)在1200到2500塊錢千瓦。比較適合高頻次的調(diào)頻應(yīng)用。謝謝！