产业行进在“更上层楼”的道路上

“储能技术的创新突破将成为带动全球能源格局革命性、颠覆性调整的重要引领技术。储能设施的加快建设将成为国家构建更加清洁低碳、安全高效的现代能源产业体系的重要基础设施。”《行动计划》如是说。储能产业正行进在技术创新突破、努力拓展市场应用的道路上。

飞轮储能应用初露锋芒

飞轮储能装置已被列入国家首台套和数据中心绿色推荐产品，同时被列入《中国制造2025—能源装备实施方案》。据汪大春介绍，飞轮储能是一种物理储能技术，通过真空磁悬浮条件下高速旋转的飞轮转子来储存能量。磁悬浮飞轮储能装置是一套可以实现电能和动能之间高效相互转换的设备。充电时，相当于电动机，将电能转换为动能，转速每分钟几万转，储存能量；放电时，相当于发电机，转速下降，将动能转化为电能，向负载释放电能。飞轮转子在真空室内、磁悬浮状态下工作，没有空气阻力，减少了运行中的能量损耗，提高了飞轮转速。“我们突破了低功耗混合磁悬浮轴承及控制技术、高速高效电机及高精度控制技术，研制成功国内首台磁悬浮姿控储能两用飞轮。2019年11月，公司开发的国内首台拥有自主知识产权的飞轮UPS移动电源车完成验收。”汪大春说。据了解，汪大春所在的北京泓慧国际能源技术发展有限公司，是军民融合、航天技术转民用的高新技术企业。该公司核心技术源自北京航空航天大学磁悬浮飞轮重点实验室，该实验室专注于航天卫星磁悬浮储能飞轮研发十余年。2007年，技术团队研制的我国首台磁悬浮惯性飞轮获得“国家技术发明一等奖”，该技术使我国卫星寿命由几年提高到十几年，姿态稳定控制精度提高一至二个数量级，成功应用于2012年实践九号卫星和2015年一箭二十星上。2017年，公司中标成都格罗方德半导体公司近亿元大订单，这是我国具有完全自主知识产权的飞轮储能技术第一次在半导体行业内获得订单，打破了国外垄断。

汪大春介绍说，飞轮储能应用领域广泛，如数据中心的UPS；高层建筑和智能建筑电源保护；微型电网调频调峰；高科技工厂不间断电源；地铁和高铁的刹车制动能回收应用；风能和太阳能储能，削峰填谷，平滑波动，以及电网的调频调峰。在军事领域，飞轮储能应用于航母电磁弹射、激光炮和电磁轨道炮；用于医疗行业CT，MRI，及其他高端医疗仪器电源保护。还可应用于移动电源车保障重大会议、活动和比赛的紧急保电，在石油天然气领域，飞轮储能应用于石油钻井平台的能量回收、天然气发电削峰填谷。

光伏电站综合储能应用

“风光”电的不稳定性是制约风光发展的重要因素。储能技术的进步与应用可以解决这个问题，从而可以进一步为风光行业发展清除障碍。汪大春给记者介绍了光伏电站综合储能应用的方案。“这个方案的技术路线包括两方面。一是配套建设高效的能量型、功率型混合储能站。在新能源场站建设储能电站，能够依据电网需求实时调整功率输出；平抑由风光资源波动性、间歇性导致的功率波动；进行大容量电能迁移，调整新能源发电的反调峰性。因此，储能电池需要同时具备响应速度快，充放电循环次数多、倍率高、容量大等特性，需要采用飞轮储能与能量型储能相结合的方式。二是采用智能、稳定的新型并网接口技术。在储能电站配置具有虚拟同步机功能的双向变流器，同时改造光伏逆变器使其具有同步发电机特性。这样可使光伏电站不仅能为电网提供一次调频调压服务，还能够为电网提供频率电压支撑，提高系统稳定性。”

汪大春告诉记者，光伏电站综合储能应用方案中，包括3方面关键技术。

一是飞轮储能。利用磁悬浮及真空技术，使飞轮转子在近乎无阻力的环境下运行，通过电动/发电互逆式双向电机，实现电能与动能之间的高效率双向转换，能量转换效率高达98%，并可通过调频、整流、恒压等控制方式匹配不同类型的负载。具有充放电效率高，倍率性能好，充放电次数达百万级等优点。

二是虚拟机同步。通过模拟同步发电机或同步电动机的机电暂态特性，使采用电力电子变流技术的装置具有同步发电机或同步电动机的惯量、阻尼等运行外特性。不仅可根据电网频率和电压变化实时调整发电或负荷功率，满足一次调频和一次调压的需求，还能以电压源的形式为电网提供频率电压支撑，提高系统稳定性，避免次同步振荡的问题发生。

三是混合型储能能量管理。依据调度AGC指令，协调控制飞轮储能、能量型储能及光伏逆变器的功率输出，快速、精确响应调度AGC目标指令，平抑光伏逆变器出力波动，使光伏电站并网点功率始终跟随AGC计划曲线。同时制定合理的充放电策略，满足削峰填谷、调峰辅助服务等需求，实现光伏电站经济效益最大化。

做好智慧能源服务商

“储能是能源革命的重要环节，是提高能源消费结构中清洁能源占比，保障电网安全经济运行，实现对能源的高效、智能、低碳利用的关键。储能一定是未来能源形态中的标配。从某种意义上讲，储能资产在能源互联网总资产中的占比体现了能源结构的优劣和能源使用效率的高低。”陈博对记者说。据陈博介绍，北京国网电力技术有限公司作为智慧能源服务商，以综合能源服务为切入点，在源、网、荷三个环节科学配置储能设施，达到提高能源利用效率、降低能源使用成本的目标。该公司以储能技术示范推动储能商业应用，以商业化储能项目推动能源互联网要素整合和储能技术创新。储能行业的发展必然依托于商业应用的扩围。

“在用户侧，我们承建的京能集团乐多港智慧园区2MW/7.96MW储能示范项目为商业大客户解决了用电成本高以及电网难以增容等问题。此外，公司在天津市静海区投资建设清洁能源取暖项目，通过谷电储热、热量计费、智能管理等技术，为800余用户供暖，供暖面积超9万平方米，实现了电网的削峰填谷和经济运行。此外，在北京大兴区三间房村的微电网系统项目中，对由于个人、家庭用户增长的能源需求对农网造成的末端负荷冲击，公司正在研究和论证采用退役动力电池作为住宅配套储能设施的梯次利用方案。在电网的输、配环节，我们投资建设的北京经济技术开发区（路南区）能源互联网综合试点示范项目是国家首批能源互联网示范项目，项目中的深冷液态空气储能系统，较好地适应了周边大中规模工业企业的储能需求，并结合冷热电三联供，取得了较高的综合能量效率，为能源互联网关键的配网环节的市场化改革，做了充分的技术准备。”陈博说。

北京泓慧国际能源技术发展有限公司、北京国网电力技术有限公司、央企国机重装仅仅是储能推广应用众多企业中的个体代表——整个行业正行进在“更上层楼”的征途中。