戴兴建，魏鲲鹏，张小章，姜新建，张 剀



飞轮储能技术研究五十年评述

戴兴建1，魏鲲鹏1，张小章1，姜新建2，张 剀1

（1清华大学工程物理系，北京 100084；2清华大学电机工程系，北京 100084）

本文回顾了飞轮储能技术研发50年的历程，分析了飞轮储能技术特点、应用领域以及关键技术问题。飞轮储能具有功率密度高、循环寿命长、响应迅速、能量可观性好以及环境友好的优点。当前，研制的飞轮储能系统单体能量为0.5～130 kW·h，功率为0.3～3000 kW。重点关注了飞轮用低成本高比强度新材料、高温超导磁悬浮技术。飞轮储能在电能质量调控、不间断过渡电源以及电网调频领域实现了商业化应用，在车辆混合动力领域的示范应用中实现节能20%～30%，处于产业应用的临界点。针对电网规模大功率、高能量储能需求，发展趋势是由数十千瓦时以下发展到百千瓦时，并通过阵列化组装成10～100 MW储能系统，放电时间可拓展到1 h。

飞轮储能；风力发电；电动车；开关特性；电网调频

现代电力供应具有大规模、连续性的特点，这与用电负荷具有随机性和间断性之间的矛盾，导致发电、输电和变电设备的效率降低。新型能源如风电和光伏发电具有天然的波动特性[1-2]，其大规模开发和利用，将使电力供需矛盾进一步突出，解决供需矛盾的重要技术途径是在电网里引入大容量、高效率和低成本的先进储能技术[3-5]。目前大规模电储能以抽水储能为主，各种正在研发的新型储能技术具有良好的应用前景，如飞轮储能、超级电容器储能、超导磁储能、压缩空气储能、锂离子电池、液流电池和钠硫电池储能等[6-7]。……