自行车飞轮储能的原理,储能飞轮德阳
抽水蓄能虽然坚固耐用，但体积庞大不够灵活，而以锂电池为代表的化学储能，虽然体积小，布置灵活，但对使用环境要求苛刻。这时，既可灵活布置、灵活调节，又结实耐用的飞轮储能就派上了用场。
何为飞轮储能
飞轮储能（Flywheel Energy Storage）是指利用电动机带动飞轮高速旋转，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。（百度百科）
其突破了化学电池的局限，用物理 *** 实现储能。目前，飞轮储能仍处于市场发展前期。
飞轮储能的工作原理及能量转化过程
飞轮储能由飞轮、发电机和电力电子变换装置三个核心部分组成。
其中，飞轮本体是飞轮储能系统中的核心部件，其更大限度地决定了储存能量的多少；发电机是能量高速传递的关键；电力电子变换装置则决定了输入输出能量的大小。
一、飞轮储能的工作原理
飞轮储能就像一个陀螺，利用高速旋转的飞轮所拥有的惯性来储存能量。
其原理图如下：
其有三个工作状态，即充电、放电和浮充。飞轮储能的能量状态可以用荷电状态（State of Charge,SOC）来描述。
在充电时，飞轮从低转速向高转速加速运行，SOC上升；在放电时，飞轮从高转速向低转速减速，SOC下降；在浮充时，飞轮则处于充满电的待机状态。二、飞轮储能的能量转化过程
飞轮储能利用电能驱动飞轮高速旋转，将电能转换为机械能，并在需要的时候通过飞轮惯性拖动电机发电，将储存的机械能变为电能输出的一种储能方式。
简单来说，飞轮储能就是利用物理的方式，实现电能与飞轮机械动能之间的相互转换。
飞轮储能的特点及应用场景
飞轮储能是一种分秒级、大功率、长寿命、高效率的功率型储能技术。
相较于其他技术，飞轮储能几乎无摩擦损耗、风阻小；比功率可达8 kW/kg 以上，远远高于传统电化学储能技术；其使用寿命长，且不受充放电深度的影响；运行过程中无有害物质产生，是绿色环保的储能技术；运行过程中几乎不需要维护，没有记忆效应，不会随使用次数和时间的增长而退化；环境适应性好，适用温度宽泛，-10～50℃下都能正常工作。
与此同时，其缺点也是不可忽视的。与化学电池相比，飞轮储能能量密度低，只适合于一些细分市场。 除此之外，飞轮储能静态损失较大，由于其在充电状态必须保持几万转的高速旋转状态，自放电率高。一般每个充满状态下静态损失超过10%/小时。
飞轮储能的发展历史
人类对飞轮的认识最早可追溯到2000多年前陶工所用的陶轮。在古代美索不达米亚，人们之一次使用飞轮和纺锤来制造线。后来，飞轮在工业革命中发挥了重要作用，瓦特发明的蒸汽机也使用了飞轮原理，活塞式往复运动，往外时驱动轮走，往回时使轮属于悬空状态，为了让这部分能量移动的速度保持均匀，主动轮必须非常大，从而能利用惯性以保证匀速向前。
之一个专门用于能源储存的飞轮是由约翰·哈尔在1883年为军事应用而建造的，被安装在鱼雷上作为推进动力源并提供方向平衡。20世纪40年代，一家瑞士公司依靠电能与机械能的相互转换使高转速的陀螺成为了储能设备。其将飞轮的概念用于交通运输，推出一款含有飞轮的无碳公交车，当飞轮完全充电后大约每分钟3000转，公交车可以以50至60公里/小时的速度行驶约6公里。
进入20世纪90年代之后，由于电路拓扑思想的发展，碳纤维材料的广泛应用，以及全世界范围对污染的重视，飞轮储能受到了各个国家的广泛重视，这项储能技术在过去的几十年间也有了长足发展。
国外飞轮储能技术主要集中在飞轮调频电站、UPS等领域，其中极具代表性的有Beacon Power（灯塔电力公司）和Active Power（艾泰沃公司）。
目前，国内飞轮储能正处于广泛实验阶段，小型样机已经研制成功，已有多个示范项目出现，现在正处于商业化前期。2022年4月11日，2台1兆瓦飞轮储能装置在青岛地铁3号线万年泉路站完成安装调试，并顺利并网应用，这是我国轨道交通行业首台具有完全自主知识产权的兆瓦级飞轮储能装置。
飞轮储能的发展现状
一、全球飞轮储能占比
根据中国能源研究会储能专委会/中关村储能产业技术联盟（CNESA）全球储能项目库的不完全统计，截至2021年底，全球已投运储能项目累计装机规模 209.4GW，同比增长9%。其中，新型储能的累计装机规模为25.4GW，飞轮储能仅占新型储能的1.8%，装机容量约459.8MW。
全球电力储能市场累计装机规模（MW%，2000-2021） 资料来源：《储能产业研究白皮书2022》
二、中国压缩空气储能发展情况
截至 2021 年底，中国已投运电力储能项目累计装机规模46.1GW，占全球市场总规模的22%，同比增长30%。新型储能累计装机规模达到5729.7MW，其中飞轮储能仅占0.1%，约5.73MW。
中国电力储能市场累计装机规模（MW%，2000-2021） 资料来源：《储能产业研究白皮书2022》
高功率密度、长寿命、高效率和无碳的特性，作为被国家列入十四五重点发展的新型储能技术之一，国内飞轮储能落地项目也从千瓦级、兆瓦级走向了百兆瓦级，已成为储能行业一支不可忽视的力量，必定具有广阔的应用前景，在未来以新能源为主体的新型电力系统里占据一席之地。
欲了解超导（磁）储能，且看下回分解。
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