飞轮储能的应用有哪些？

飞轮储能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。该技术特点是高功率密度、长寿命。飞轮储能工作原理：飞轮储能系统是一种机电能量转换的储能装置，突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。通过电动/发电互逆式双向电机，电能与高速运转飞轮的机械动能之间的相互转换与储存，并通过调频、整流、恒压与不同类型的负载接口。在储能时，电能通过电力转换器变换后驱动电机运行，电机带动飞轮加速转动，飞轮以动能的形式把能量储存起来，完成电能到机械能转换的储存能量过程，能量储存在高速旋转的飞轮体中。之后电机维持一个恒定的转速，直到接收到一个能量释放的控制信号。释能时，高速旋转的飞轮拖动电机发电，经电力转换器输出适用于负载的电流与电压，完成机械能到电能转换的释放能量过程。整个飞轮储能系统实现了电能的输入、储存和输出过程。

飞轮储能是指电机带动飞轮高速旋转，必要时飞轮带动发电机发电的储能方式。概述：飞轮储能是指电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化为动能并储存起来，然后在需要时利用飞轮带动发电机发电的储能方式。飞轮储能系统主要包括转子系统、轴承系统和能量转换系统。还有其他支持系统，如真空、低温、壳体和控制系统。飞轮储能装置内置电机，既是电机又是发电机。充电时，充当电机加速飞轮；放电时充当发电机给外设供电，飞轮转速不断降低。当飞轮空转时，整个装置以最小的损耗运行。飞轮储能器中没有化学活性物质，不会发生化学反应。飞轮储能的技术优势是技术成熟度高、功率密度高、寿命长、充放电次数不限、无污染。百万购车补贴

为了让大家更加全面清楚的了解储能，我特意开设了科普小课堂，每一期都会讲一些关于储能的小知识点，欢迎大家关注北极星储能网微信哦！本期的主题是储能中的飞轮储能。与其他形式的储能技术相比，飞轮储能具有使用寿命长、储能密度高、不受充放电次数限制、安装维护方便、对环境危害小等优点，因此得到广泛的应用。 知识点1：飞轮储能原理 飞轮储能的工作原理即在电力富裕条件下，由电能驱动飞轮到高速旋转，电能转变为机械能储存;当系统需要时，飞轮减速，电动机作发电机运行，将飞轮动能转换成电能，供用户使用。飞轮储能通过转子的加速和减速，实现电能的存入和释放。 知识点2：飞轮储能结构 飞轮储能系统基本的结构包括以下五个组成部分： 飞轮轮子： 一般为高强度复合纤维材料组成，通过一定的绕线方式缠绕在与电机转子一体的金属轮毅上。 轴承： 利用永磁轴承、电磁轴承、超导悬浮轴承或其他低摩擦功耗轴承支承飞轮，并采用机械保护轴承。 电动发电机： 一般为直流永磁无刷同步电动发电互逆式双向电机。 电力转换器： 它是输入电能转化为直流电供给电机，输出电能进行调频、整流后供给负载的关键部件。 真空室： 为减少风损、防止高速旋转的飞轮发生安全事故，飞轮系统放置与高真空密封保护套筒内。知识点3：飞轮储能优点 作为一种新型的物理储能方式，飞轮储能与传统化学电池相比，具备有以下优点： 1)充放电迅速。 从收到电网侧的调节信号到飞轮储能系统做出反应，时间极短，并且在之后数分钟时间内能够完成整个系统的充/放电过程，符合电网的短时响应与调节需求，相比于蓄电池、抽水蓄能、压缩空气等，具有较快的充/放电时间。 2)工作效率高。 一般的飞轮储能系统工作效率可以达到90%左右，相比于抽水蓄能的60%以及蓄电池储能的70%，具有明显的优势，而且采用磁悬浮轴承的飞轮储能系统，其工作效率更高，接近95%。 3)使用寿命长。 飞轮储能系统虽价格昂贵，但是设计良好，其年平均维护费用极低，充放电次数明显优于蓄电池储能等，其达到了百万数量级，且一般免维护的时间是在10a以上。 4)环保无污染。 由于机械储能的缘故，飞轮储能不会排放出污染环境的物质，其是一种环境友好型的绿色储能技术。此外，飞轮储能系统还具有模块性、建设时间短、事故后果影响低等优点。 知识点4：飞轮储能应 u200b 用 飞轮储能技术的应用主要集中在储能和峰值动力使用2大类，具体应用体现在以下几方面： 1)UPS不间断电源。 不间断电源(UPS)是一种利用储能装置向负载提供高质量电能的设备，在医疗设备、通信、计算机系统领域有着广泛的应用。目前UPS逐渐倾向于使用飞轮储能装置等新型储能设备，既减少了环境污染，延长了使用寿命，同时也提高了工作效率。 2)节能。 能源利用率一直是我们比较关注的话题，节能已经得到广泛的共识。传统的机械装置，进行机械制动后能量被转化为热能而流失，造成了一定程度上的浪费，降低了能源的使用效率。因此，通过飞轮储能装置把这部分能量转化为动能存储起来，在需要的时候，输出到系统中，可以减少能量损失，提高能量的利用率，目前主要的应用领域集中在新能源汽车和城市轨道交通等方面。 3)传统电力系统。 飞轮储能技术应用于传统电力系统，其能够较好地调节有功功率，削峰填谷，增大功率因数，稳定电压和频率，并对改善电能质量和稳定负荷具有良好的作用。暂态稳定性问题一直是电力系统稳定运行和分析的重点，依靠飞轮储能的瞬时功率大、响应迅速、充放电完成时间短等特点，投入到电力系统中，能够快速主动地参与电力系统动态过程，消除扰动并缩短暂态过程，尽量避免了电压崩溃、低频振荡等危险状况的出现，为电力系统恢复到稳定运行起到了积极作用。 4)微网。 目前，微网(Microgrid)作为一个小型发配电系统，能够实现自我监控、自我调节，既可以并网运行，也能独立运行。因此，相对于传统大电网而言，微网由于分布式电源多、位置灵活、分散等特点，需要有储能系统的支撑做保障。在微网能量充足时，飞轮储能系统将多余的能量存储起来，稳定端电压;当微网发生故障，或出现功率性缺额现象时，将存储的能量释放出去，增强了局部供电可靠性，维持了微网的频率稳定。 5)可再生能源的并网。 飞轮储能技术的一个关键应用领域是可再生能源的并网。当前，风力发电、光伏发电等新能源因为清洁、巨量、可再生等优点，受到越来越多的关注。但是由于风光等可再生能源自身的间歇性和波动性，并网后增大了电网的冲击，对电力系统的安全稳定运行造成了一定的影响。而飞轮储能系统作为一个可灵活调控的有功源，能稳定并网频率和电压，减小可再生能源的波动性，削峰填谷，降低对电网的冲击，有效地改善可再生能源并网过程中产生的电能质量问题，确保安全性和可靠性。关于微控新能源 深圳微控新能源技术有限公司（简称微控或微控新能源）是全球物理储能技术领航者。公司全球总部位于深圳，业务覆盖北美、欧洲、亚洲、拉美等地区，凭借“安全、可靠、高效”的全球领先的磁悬浮能源技术，产品与服务广泛受到华为、GE、ABB、西门子、爱默生等众多世界500强企业的信赖。 面向未来能源“更清洁、高密度、数字化”的三大趋势，公司持续致力于为战略性新兴产业提供能源运输、储存、回收、数据化管理提供系统解决方案。

飞轮储的是惯性，也就是势能！

当机器转速增高时，飞轮的动能增加，把能量贮蓄起来；当机器转速降低时，飞轮动能减少，把能量释放出来。飞轮可以用来减少机械运转过程的速度波动。

何谓飞轮储能电池飞轮储能电池系统包括三个核心部分：一个飞轮，电动机—发电机和电力电子变换装置。电力电子变换装置从外部输入电能驱动电动机旋转，电动机带动飞轮旋转，飞轮储存动能（机械能），当外部负载需要能量时，用飞轮带动发电机旋转，将动能转化为电能，再通过电力电子变换装置变成负载所需要的各种频率、电压等级的电能，以满足不同的需求。由于输入、输出是彼此独立的，设计时常将电动机和发电机用一台电机来实现，输入输出变换器也合并成一个，这样就可以大大减少系统的大小和重量。同时由于在实际工作中，飞轮的转速可达40000～50000r/min，一般金属制成的飞轮无法承受这样高的转速，所以飞轮一般都采用碳纤维制成，既轻又强，进一步减少了整个系统的重量，同时，为了减少充放电过程中的能量损耗（主要是摩擦力损耗），电机和飞轮都使用磁轴承，使其悬浮，以减少机械摩擦；同时将飞轮和电机放置在真空容器中，以减少空气摩擦。这样飞轮电池的净效率（输入输出）达95%左右。实际使用的飞轮装置中，主要包括以下部件：飞轮、轴、轴承、电机、真空容器和电力电子变换器。飞轮是整个电池装置的核心部件，它直接决定了整个装置的储能多少，它储存的能量由公式E=1/2jω^2决定。式中j为飞轮的转动惯量，与飞轮的形状和重量有关；ω为飞轮的旋转角速度。电力电子变换器通常是由MOSFET和IGBT组成的双向逆变器，它们的原理不再叙述，它们决定了飞轮装置能量输入输出量的大小。

飞轮储能是一种利用高速旋转的飞轮存储能量的技术。在储能阶段，通过电动机拖动飞轮，使飞轮加速到一定的转速，将电能转化为动能；在能量释放阶段，飞轮减速带动电动机作发电机运行，将动能转化为电能。典型的飞轮储能装置，一般包括高速旋转的飞轮、封闭壳体和轴承系统、电源转换和控制系统等。 飞轮储能具有储能密度较高、充放电次数与充放电深度无关、能量转换效率高、可靠性高、易维护、使用环境条件要求低、无污染等优点。但大规模的飞轮储能系统的研制在高速低损耗轴承、发电/电动机、散热和真空等技术上还有难度。 目前飞轮储能技术主要有两个分支，一是以接触式机械轴承为代表的大容量飞轮储能技术，其主要特点是储存动能、释放功率大，一般用于短时大功率放电和电力调峰场合。二是以磁悬浮轴承为代表的中小容量飞轮储能技术，其主要特点是结构紧凑、效率更高，一般用作飞轮电池、不间断电源等。

一、飞轮储能系统是什么。 指利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化成动能储存起来，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。飞轮储能系统主要包括转子系统、轴承系统和转换能量系统三个部分构成。另外还有一些支持系统， 如真空、深冷、外壳和控制系统。基本结构如图所示。 飞轮储能装置中有一个内置电机，它既是电动机也是发电机。在充电时，它作为电动机给飞轮加速；当放电时，它又作为发电机给外设供电，此时飞轮的转速不断下降；而当飞轮空闲运转时，整个装置则以最小损耗运行。 飞轮储能器中没有任何化学活性物质，也没有任何化学反应发生。旋转时的飞轮是纯粹的机械运动，飞轮在转动时的动能为：E =1/2Jω^2 式中： J为飞轮的转动惯量，ω为飞轮旋转的角速度. 由于在实际工作中，飞轮的转速可达40000～500000r/min，一般金属制成的飞轮无法承受这样高的转速，所以飞轮一般都采用碳纤维制成，既轻又强，进一步减少了整个系统的重量，同时，为了减少充放电过程中的能量损耗（主要是摩擦力损耗），电机和飞轮都使用磁轴承，使其悬浮，以减少机械摩擦；同时将飞轮和电机放置在真空容器中，以减少空气摩擦。这样飞轮电池的净效率（输入输出）可以达到95%左右。 二、国内外飞轮储能系统研究的现状、发展及未来 飞轮电池是90年代提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能，由于是电能和机械能的相互转化，不会造成污染。 飞轮储能电池最初只是想将其应用在电动汽车上，但限于当时的技术水平，并没有得到发展。直到上世纪90年代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，这种新型电池又得到了高速发展，并且伴随着磁轴承技术的发展，这种电池显示出更加广阔的应用前景，现正迅速地从实验室走向社会。 纵观欧美国家的现状，在汽车行业中，美国飞轮系统公司（AFS）就生产出了以克莱斯勒LHS轿车为原形的飞轮电池轿车AFS20；在火车方面，德国西门子公司已研制出长1.5m，宽0.75m的飞轮电池，可提供3MW的功率，同时，可储存30%的刹车能；在军用设备上，美国已经开始尝试使用飞轮装置，尤其是大型混能牵引机车上，美国国防部预测未来的战斗车辆在通信、武器和防护系统等方面都广泛需要电能，飞轮电池由于其快速的充放电，独立而稳定的能量输出，重量轻，能使车辆工作处于最优状态，减少车辆的噪声（战斗中非常重要），提高车辆的加速性能等优点，已成为美国军方首要考虑的储能装置；在太空方面，由于飞轮储能装置的储能密度很大，并且随着材料学和磁悬浮轴承技术的不断发展，在卫星上使用的飞轮储能装置甚至小到可以装进卫星壁中，而且飞轮储能装置运行的时候损耗很小，基本上不用维护，这就使得飞轮技术不断应用于卫星装置和太空空间站的太阳能储能电池中作为它们的能量供应中心来使用，同时飞轮还可以用于卫星的姿态控制中。 根据市场研究公司Research and Markets最新发布的报告，从2010年到2014年，全球飞轮储能市场的年复合增长率将达到12%。不过，国内飞轮储能市场开始发力也只有3、4年时间。美国、德国、日本等发达国家对飞轮储能技术的开发和应用比较多。欧洲的法国国家科研中心、德国的物理高技术研究所、意大利的SISE均正开展高温超导磁悬浮轴承的飞轮储能系统研究。飞轮储能的研究主要着力于研发提高能量密度的复合材料技术和超导磁悬浮技术。其中超导磁悬浮是降低损耗的主要方法，而复合材料能够提高储能密度，降低系统体积和重量。2014年9月16日国内第一台飞轮200千瓦工业化磁飞轮调试成功，各项实验测试指标均达良好，飞轮运行正常，性能安全可靠。专家评价，这项具有完全知识产权的储能技术和产品填补了国内科技和市场的空白。 目前已有机构在积极开发混合电动车（HEV）用的飞轮电池系统。其主要作用：A)稳定主动力源的功率输出。在混合动力汽车起步、爬坡和加速时，飞轮电池能够快速、大能量的放电，为主动力源提供辅助动力，并减少主动力源的动力输出损耗。B)提高能量回收的效率。在混合动力电动汽车下坡、滑行和制动时，飞轮电池能够快速、大量的存储动能，充电速度不受“活性物质”化学反应速度的影响，可提高再生制动时能量回收的效率。飞轮储能用于HEV，存在的主要问题是如何尽可能减轻飞轮的陀螺效应以及提高飞轮的工作效率。对应同等级别的汽车，安装飞轮储能系统后，可以采用相对小的发动机来提供动力，实现节能和减排的目的。最近国家工业和信息化部发布《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》时，特别将高效储能器作为解决新能源途径之一写入了规则，作为高效储能器的代表，飞轮储能在汽车上应用有着巨大潜力。据称，飞轮电池比能呈可达150W u2022h/kg，比功率达5000-10000W/kg，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶500万公里。 飞轮储能技术看似很神秘，其实与人们生活密切相关，比如地铁列车进出站时的能量转换，列车进站刹车时将多余能量输入飞轮，列车出站提速时需要能量，飞轮将能量输出，这个系统可为地铁节省20%左右的能量消耗。飞轮技术在我国仍处在研发阶段，而国际发达国家已有几十年的发展历史，在诸多领域获得应用，如F1赛车能量回收、轨道牵引能量回收、微电网调压及并网，超低温余热回收利用、应急UPS电源、高速离心风机等。 三、飞轮储能系统的优点 飞轮储能技术是目前最有发展前途的储能技术之一。相比锂电池、铅酸电池，飞轮储能具有诸多优点： 1、储能密度大。储能密度可达100～200wh/kg，功率密度可达5000～10000w/kg 2、效率高。工作效率高达百分之95 3、维护成本低。运行的时候损耗很小，基本上不用维护 4、寿命长。不受重复深度放电影响，设计寿命20年以上，磁悬浮轴承和真空环境使机械损耗可以被忽略，系统维护周期长 5、无噪声。 6、环境污染小，对周围环境几乎没有影响。 不受地理环境限制等，是目前最有发展前途的储能技术之一。 四、飞轮储能系统的缺点 能量密度不够高，能量释放只能维持较短时间，一般只有几十秒钟。自放电率高，如停止充电，能量在几到几十个小时内就会自行耗尽。Active Power公司的飞轮储能系统单位模块输出250千瓦，待机损耗为2.5千瓦，因此有些数据称其效率为99%。但这是有条件的。只有在迅速用掉的情况下才有这么高的效率。如果自放电的话，效率**降低。例如，几万转高速飞轮系统损耗在100瓦左右，1千瓦时的系统只能维持10小时的自放电。因此，飞轮储能最适合高功率、短时间放电或频繁充放电的储能需求。 五、飞轮储能系统目前使用的领域 由于技术和材料价格的限制，飞轮电池的价格相对较高，在小型场合还无法体现其优势。但在下列一些需大型储能装置的场合，使用化学电池的价格也非常昂贵，飞轮电池已得到逐步应用。 1、太空 包括人造卫星、飞船、空间站，飞轮电池一次充电可以提供同重量化学电池两倍的功率，同负载的使用时间为化学电池的3～10倍。同时，因为它的转速是可测可控的，故可以随时查看电能的多少。美国太空总署已在空间站安装了48个飞轮电池，联合在一起可提供超过150KW的电能。据估计相比化学电池，可节约200万美元左右。 2、交通运输 包括火车和汽车，这种车辆采用内燃机和电机混合推动，飞轮电池充电快，放电完全，非常适合应用于混合能量推动的车辆中。车辆在正常行使时和刹车制动时，给飞轮电池充电，飞轮电池则在加速或爬坡时，给车辆提供动力，保证车辆运行在一种平稳、最优的状态下的转速，可减少燃料消耗，空气和噪声污染，发动机的维护，延长发动机的寿命。美国TEXAS大学已研制出一汽车用飞轮电池，电池在车辆需要时，可提供150KW的能量，能加速满载车辆到100Km/h。 在2010美国勒芒系列赛最后一轮中，保时捷911GT3混合动力赛车首次正式使用了该项技术（该车成绩在比赛中排名中游）。911 GT3是保时捷第一辆混合动力赛车，它是918 Spyder混合动力车的前身，飞轮技术在不牺牲速度和敏捷性的前提下，让汽车更有效率，这是一个令人振奋的进步——保时捷918 Spyder混合动力车有500加马力的全轮驱动，仅需3.2秒即能将速度从0提至62英里每秒。保时捷公司表示，已有900名准买家签约购买该车。 3、不间断电源 飞轮电池可提供高可靠的稳定电源，可提供几秒到几分钟的电能，这段时间足已保证工厂进行电源切换。德国GmbH 公司制造了一种使用飞轮电池的UPS，在5s内可提供或吸收5MW的电能。国外数据表明，在UPS应用中，飞轮储能正在逐步取代铅酸蓄电池，成为主流技术。 4、军用战斗车辆 作为一种新兴的储能方式，飞轮电池所拥有传统化学电池无法比拟的优点已被人们广泛认同，它非常符合未来储能技术的发展方向。飞轮电池除了上面介绍的应用领域以外，也正在向小型化、低廉化的方向发展。最可能出现的是手机电池。可以预见，伴随着技术和材料学的进步，飞轮电池将在未来的各行各业中发挥重要的作用。关于微控新能源 深圳微控新能源技术有限公司（简称微控或微控新能源）是全球物理储能技术领航者。公司全球总部位于深圳，业务覆盖北美、欧洲、亚洲、拉美等地区，凭借“安全、可靠、高效”的全球领先的磁悬浮能源技术，产品与服务广泛受到华为、GE、ABB、西门子、爱默生等众多世界500强企业的信赖。 面向未来能源“更清洁、高密度、数字化”的三大趋势，公司持续致力于为战略性新兴产业提供能源运输、储存、回收、数据化管理提供系统解决方案。

1 引言 随着人类对能源的需求越来越大，人们对能源的控制技术，特别是对电能的储存技术越来越重视。目前常见的电储能技术有化学电池储能、蓄水储能、超导储能、超级电容储能和飞轮储能。 化学电池技术已经很成熟，应用广泛，但它的效率较低，通常只有（70~85）%,功率密度低，充电很慢，通常是小时级，更重要的是化学电池的循环使用寿命比较短，这样就增加了电池的使用成本。蓄水储能的效率也很低，通常只有75%,因为蓄水储能需要庞大的蓄水装置，其储能密度较低，只有约0.27Wh·kg-1,而且受到环境的影响很大，无法便携使用。超导储能是新型的高效储能技术，然而它不具备模块化特点，而且一般都需要创造低温环境，适应性不强。超级电容储能也是新型的高效储能技术，目前它的储能密度还比较低，约为（2~10）Wh·kg-1,该技术还在实验阶段。 飞轮储能系统储能密度大，功率密度高，对环境的要求低，可模块化，其充放电的时间可以达到分钟级，而且容易检测放电深度，可以应用的场合广泛，同时飞轮储能的使用寿命长，维护简单，大大降低了电能储备成本[1].随着电力电子技术、磁悬浮技术、新材料开发研究等技术的不断发展，飞轮储能技术变得越来越完善，应用的范围也遍及交通、供电、军工、航空航天等领域，成为目前最具有开发前途的储能技术之一。 2 飞轮储能系统原理及结构 2.1 飞轮储能系统原理 飞轮储能系统又被称为飞轮电池，是机械能与电能的转换装置。飞轮储能系统原理图，如图1所示。从图1中可以看出能量的转化过程。飞轮储能系统的工作模式有三种：充电、放电和能量保持。通常给飞轮充电的能量有电能和机械能两种，如图1所示。目前电能充电方式应用较多，机械能充电在汽车制动能量回收、孤岛风能储存等领域都可以应用。放电时，飞轮带动发电机使发电机发电，输出的电能经过电力电子设备变成可用的电能。能量保持阶段，飞轮储能系统既不充电也不放电，保持额定转速运行。 2.2 飞轮储能的结构及能量存储 飞轮储能系统最为常见的结构示意图，如图2所示。主要由飞轮、电机、轴承、真空室和电力电子设备组成。 从式（1）和式（2）可以看出，飞轮储能系统存储的能量与飞轮的质量、半径和旋转角速度呈正相关。因此要增大飞轮存储能量，主要通过增大飞轮的轮缘质量和飞轮转速。 3 飞轮储能关键技术分析 飞轮是储能装置，所以飞轮储能关键技术中最重要的两个因素就是储能和减少损耗。为了提高飞轮转速，飞轮的材料与高速电机的选择尤其重要。使用真空室能大大减少飞轮与空气的摩擦损耗，使用磁轴承能够大大降低支承摩损并提高使用寿命。 3.1 飞轮材料的选择 飞轮的储能密度和飞轮能承受的强度会直接影响飞轮材料的选择。飞轮的储能密度e为： e=ks∕σρ（3） 式中：ks-飞轮形状系数；ρ-飞轮材料的密度，kg/cm3;σ-飞轮材料的许用应力，MPa. 由式（3）可以看出，飞轮材料密度成反比，与飞轮材料的许用应力成正比。几种常见的用于飞轮的材料[2],如表1所示。从数据中可以看出碳素纤维密度小，强度高，是其中最好的选择。同时，使用碳素纤维制成的飞轮一旦发生解体，飞轮本身会变成絮状物飞出，降低了事故带来的危害。 3.2 真空室 当前真空室的真空度达到了10-5Pa级，用于减少飞轮旋转过程中与空气的摩擦，同时也防止外力影响飞轮正常运行。真空室可以使用透明的高强度玻璃钢，这样方便观测飞轮的运行状况。同等气压下氦气的导热性是空气的七倍，与飞轮的摩擦损耗大约只有空气的七分之一，并且充入氦气的工艺更简单，因此选择氦气作为真空室的介质气体具有一定优势。 3.3 支承技术 在飞轮储能系统的众多损耗中，轴承的损耗占据了很大的比例，随着各种先进轴承技术的问世，这部分损耗可以被大大的减少。下面将介绍几种用于飞轮储能系统的轴承。 2 of 2 3.3.1 机械轴承 较为普遍的机械轴承有滚动轴承、滑动轴承、挤压油膜阻尼轴承和陶瓷轴承等，由于滚动轴承和滑动轴承的摩擦损耗相对较大，所以在高速飞轮储能系统中一般只用做辅助轴承，挤压油膜阻尼轴承和陶瓷轴承在飞轮储能中有所应用[3]. 3.3.2 被动磁轴承 （1）永磁轴承是被动磁轴承的一种，是利用永磁体使两个或多个磁环在轴向或是径向悬浮。随着这几年永磁体的不断发展，其承载力也大大提高，应用的越来越广泛。然而根据Earnshaw定理，仅依靠永磁体无法使物体在空间六个自由度都达到稳定悬浮，稳定悬浮至少需要其中一个自由的上的主动控制[4]. （2）超导磁轴承也是被动磁轴承的一种。超导体在超导环境下具有迈斯纳效应，当超导体处于磁场中时，其内部的磁场恒等于零，即超导体在磁场中表现出完全抗磁性。超导体在磁场作用下其表面产生无损的感应电流，该电流在超导体中没有损耗，同时形成了一个和原磁场大小相等、方向相反的镜像磁场，如图3所示。这种磁场可以使物体稳定悬浮。 3.3.3 主动磁轴承 主动磁轴承又称电磁轴承，是通过改变控制电路中电流的通断和大小来控制磁场的变化，同时通过实时反馈位置信号与输出电流信号及时调整控制电流，从而使轴承定子、转子之间能够稳定悬浮，主动磁轴承控制策略框图，如图4所示。 3.3.4 混合轴承 在实际应用中，通常将上述几种轴承结合起来使用达到优势互补。 （1）机械轴承与永磁轴承结合。机械轴承主要的缺点是摩擦损耗较大，永磁轴承可以帮助克服重力到来的定子、转子之间的压力，从而减少摩擦损耗。 （2）超导体与永磁体混合轴承。超导体作为定子，永磁体做转子，转子能够悬浮在某一位置。同时超导体中俘获的磁通由于钉扎力的存在不会随便运动，保证了轴向稳定性，使得转子稳定悬浮[5]. （3）电磁与永磁体混合轴承。为了减少功耗，利用永磁体产生偏置磁场，电流产生控制磁场，图三极混合磁轴承[6],如图5所示。 4 飞轮储能系统的应用 由于飞轮储能系统具有能量密度大、效率高、无污染等优点，技术水平也日益完善，已经在越来越多的领域中得到应用。 4.1 在电力系统中的应用 4.1.1 电力调峰 飞轮储能系统用于电力调峰具有储能、释能速度快，效率高，同时不受地理环境影响的优点。当用电低谷时，将产生的多余电力用于驱动飞轮储能；当用电高峰时，飞轮带动发电机运行，通过电力电力设备将机械能转化为与电网匹配的电能。2008年，美国Beacon Power公司在马萨诸塞州的Tyngsboro建设的一座5MW飞轮储能调峰、调频电厂投入商业使用，电厂总效率达到85%,该系统响应时间为4s,相比较于需要5min响应时间的传统发电机调节来说优势很明显[7]. 4.1.2 不间断供电 为了避免政府重要部门、军事指挥中心、医院手术楼、计算中心等重要用电场合停电或者电能质量不稳定，都会使用不间断供电系统（UPS）。过去常使用化学电池，虽然其技术成熟，但使用寿命较短，不支持频繁的开关操作，据业界统计，UPS系统的故障70%都是由化学电池引起的。美国Active Power公司于2007年将飞轮储能技术运用在中国网通山西省通信公司太原第二枢纽楼的UPS中[8].在市电正常时，飞轮相当于一台低耗空载电动机，转速维持在7700r/min;当市电异常或停电时，飞轮系统能够瞬间供电。 4.2 在交通工具中的应用 4.2.1 车载飞轮电池 随着能源日益短缺和对环境保护的重视，世界各地都在研究汽车的新动力，而用飞轮储能系统代替内燃机具有很好的前景，称之为车载飞轮电池。车载飞轮电池具有清洁无污染、充电快捷等优点。上世纪80年代，瑞士研究出第一辆飞轮电池汽车的充电时间控制在2min中内；90年代末，美国Texas大学将飞轮储能系统应用于军用车辆中，该系统可以间歇性的提供5MW的输出脉冲，连续输出功率为350k W,最小的空载损耗小于1000W,可以满足14-ton的军用侦查车辆的脉冲电力需求[9]. 4.2.2 飞轮混合电池 飞轮储能系统也可以与内燃机或者化学电池并用于汽车中，当汽车下坡或是刹车时，将汽车的动能转化为飞轮的机械能储存；当汽车加速、上坡等需要短时间大功率输出时，飞轮再将能量释放出来。这样可以使汽车节约大约30%的能量，也使加速度更大[10].由于轨道交通制动比公路汽车更有规律性，飞轮在其中能够在回收巨大能量。 4.3 在航空航天中的应用 飞轮储能系统使用寿命长，非常适合对卫星供电。同时，利用飞轮的动量矩可以有效地对卫星的姿态进行控制，代替原来的化学电池可以减少了卫星的重量。1986年2月，法国发射“SPOT”卫星，首次将飞轮技术运用于航天器，上面的3个反作用飞轮使卫星对地球的指向控制精度为0.15°，的姿态稳定达到0. 0001°/s. 5 飞轮储能关键技术发展趋势 随着技术的不断进步，飞轮储能向大容量、高效率、无污染、高安全性、适应性强的方向发展，飞轮储能技术未来的研究重点应该包括以下几个方面： （1）新材料的应用。使用新型的复合材料可以有效地增加飞轮的强度与储能密度，高温超导材料的突破也将为超导飞轮赢得更大的优势。 （2）磁轴承的研究。磁轴承的使用将使飞轮储能系统的损耗大大减少，同时增加其使用寿命，对飞轮速度的提升也大有帮助。 （3）高速电机的研究。高速电机的研究将提供足够的动力使飞轮能够携带更大的能量，增大飞轮电池的续航能力。 （4）使用先进的控制方法。先进的控制方法能使系统效率高，响应速度快，飞轮的高速问题和损耗问题也能有效解决。现代控制方法向着智能控制的方向发展，常见的有模糊控制、神经网络控制、自适应控制等。 （5）模块化建设。将多个飞轮列阵式的运行，实现飞轮单元的模块化。这样就可以大大扩充储能的规模，同时也增大了负载能力。 6 结论 目前飞轮储能还不是主流的储能方式，但其表现出来的潜质让人们寄予厚望，尤其是它储能密度大、效率高、充放电快捷、清洁无污染等特点得到人们认可。这里对飞轮储能系统的结构原理、关键技术、应用和发展趋势都做了介绍与分析，并指出了飞轮储能存在的局限性，通过这些不足分析了它的关键技术所需要解决的问题。由于飞轮储能在能源领域具有很多优势，因此对其研究具有重大意义。关于微控新能源 深圳微控新能源技术有限公司（简称微控或微控新能源）是全球物理储能技术领航者。公司全球总部位于深圳，业务覆盖北美、欧洲、亚洲、拉美等地区，凭借“安全、可靠、高效”的全球领先的磁悬浮能源技术，产品与服务广泛受到华为、GE、ABB、西门子、爱默生等众多世界500强企业的信赖。 面向未来能源“更清洁、高密度、数字化”的三大趋势，公司持续致力于为战略性新兴产业提供能源运输、储存、回收、数据化管理提供系统解决方案。

首先了解一下飞轮储能的原理，就能明白第一次怎么使用了。飞轮储能实际就是一台发电机/电动机加一个质量巨大的轮子。通过轮子高速旋转来储能，E=MV2，第一次肯定要充电阶段，也就是外接电源通过电动机使轮子动起来，速度越快越快，能量也就存进去了。然后储能阶段，断开电源后，轮子继续高速定速旋转，高技术解决了摩擦损耗的问题，基本不会损失动能。最后就是放电，轮子带动发电机旋转发电，动能慢慢释放，速度减小，最后释放完毕，飞轮就静止了，这就是飞轮的一个充放电过程。也就是说第一次使用，肯定要先充电，不然是不能产生电能的。其实所有的蓄电池都是要先充电的。

Introduction to HTS Flywheel Energy Storage 1. 储能方式介绍 储能 技术有哪几种，各自的特点是什么？ 2. 飞轮储能介绍 2.1 飞轮储能轴承 从图中可以看出，一个飞轮储能系统大致分为以下几个部分： 真空壳体 真空壳体是飞轮储能装置中的辅助系统。将高速旋转的飞轮转子至于真空状态下，主要是为了减少飞轮转子系统的风阻损耗。Acamley 等的研究结果表明:真空度过高会降低储能系统内部的散热能力，导致飞轮转子的温度升高。相比于高真空度的状态,氦气环境下更有利于减小风损。 飞轮转子 早期的飞轮转子多使用钢或铝合金材料,这类转子具有重量大、转速慢、储能密度低等缺点。为了提高其性能，目前多以高性能连续纤维作为增强体，以树脂材料作为基体，采用预应力缠绕技术与多环过盈配合相结合的工艺制造出重量轻、储能密度大的复合材料飞轮转子。法国Socomec 公司和美国 Beacon Power 公司生产的储能系统均采用了复合材料飞轮转子。 支撑系统 轮储能系统的轴承支撑方式主要包括：机械轴承、被动磁轴承和主动磁轴承。当飞轮转子在高速旋转的时候，传统的机械轴承会消耗较多的能量，为了提高整个储能系统的效率，多采用磁轴承作为低能耗的支撑方式，但为了避免磁轴承失效对转子系统造成的损伤，目前多选用机械辅助轴承配合磁轴承的支撑方案。 动/发一体机 动/发一体机是整个飞轮储能系统的核心动力源。机械能与电能之间的转换就是通过动/发一体机的相互转换实现的。使用动/发一体机可以大大提高整个系统的空间使用率，降低储能系统的总体重量。 电力转换器 电力转换器是储能飞轮系统中能量转换控制的关键部件，它具有调频、恒压、整流等功能。电力转换器的应用提高了飞轮系统的灵活性和可控性。在充电过程中，电力转换器采用恒转矩控制和恒功率控制两种变频控制方式,将交流电转换成直流电，驱动电机使飞轮加速旋转。当飞轮达到最高转速时，电力转换装置提供低压以便维持飞轮转速，降低转子系统的自身能量损耗。 2.2 高温超导轴承 早在 1945 年便有人提出了应用超导体实现磁悬浮轴承的设想，但直到 1987 年发现可工作在液氮温区(77 K)的 YBCO 高温超导体材料后，才使这一想法得以成为现实。高温超导体材料独具的磁通钉扎特性，使 SMB 在无任何外界控制的条件下就可以实现稳定的悬浮，向研究者展示出巨大的吸引力。 基于高温超导体材料的磁通钉扎特性，SMB 展现出许多优点： 无源自稳定悬浮，无需额外控制环节。 转速高，已实现 520 000 r/min 实验速度。 损耗小，摩擦系数仅 10^-7，比机械轴承(10^u22123)和常导(电磁)磁悬浮轴承(10^u22124)的摩擦系数低几个数量级。与现有的机械轴承和主动磁轴承相比，SMB 优越性主要体现在以上三点。 飞轮储能轴承主要分为三大类：机械轴承，AMB主动磁轴承，SMB超导磁轴承。它们的比较如下： Paste_Image.png 表1：机械轴承、主动磁轴承和SMB性能比较 超导磁轴承主动磁轴承机械轴承 摩擦系数1e-71e-41e-3 磨损无无有 控制系统无有无 辅助部件低温装置传感器无 速度极限无无有 承载能力低高高 刚度低高高 那么这里的数量级到底是什么概念呢？ 2.3 碳纤维飞轮 碳纤维飞轮 飞轮转子材料性能比较 材料名称材料强度GPa材料密度kg/m3储能密度Wh/kg 铝合金0.6280036.1 高强度钢2.7800056.8 E玻璃纤维3.52540231.9 S玻璃纤维4.82520320.6 Kevlar纤维3.81450441.1 光谱纤维3.0970520.6 碳纤维T7007.01780662.0 碳纤维T100010.01780945.7 [1] 中国继续“白菜化”碳纤维 T700级200元每公斤 当时国内已经出现的较大的碳纤维企业包括：上海石化公司腈纶事业部、中复神鹰碳纤维有限公司、浙江巨鑫碳纤维有限公司、西安康本材料有限公司、沈阳中恒新材料有限公司、吉林市碳纤维高新技术产业化基地、哈尔滨天顺化工科技开发有限公司、金发科技碳纤维、中国石油天然气集团公司等。 2.4 电力电子部分 Paste_Image.png Paste_Image.png 2.5 模块化和集群设计 Paste_Image.png Paste_Image.png 成本测算 特斯拉 Powerwall 10 kWh 1.3万美元 10度电 3500美元 作为对照，Primus Power生产的250kW液流电池价格为500美元/kWh，Aquion的纳离子电池价格大致相当。穆迪2015年1月的报告估计，“今天的电池投资成本接近500-600 美元/kWh。” 储能主要分为两种，能量型和功率型。能量型储能容量大，反应速度慢，充放电次数受限。功率型响应速度快，容量小。 无论是超导磁储能还是高温超导飞轮储能，最主要的优势都在于放电功率大。自放电率比起化学储能优势不明显，但也可以做到差不多，超导线圈和高温超导轴承，GM制冷技术也比较成熟，国内T-800碳纤维线材，YBCO带材都能量产。 最主要的问题就是价格上。特斯拉的Powerwall可以做到3500美金，10kWh的电池，一般化学电池500美金/kWh。SMES国内样机能做到1MJ，美帝100MJ，日本2.4GJ。注意1kWh=3.6MJ，而1MJ的样机无论是体积还是重量还是价格都高于Powerwall，其优势只在于循环次数、放电深度和放电功率等。高温超导飞轮储能也是如此，其单位质量/体积能量甚至不如SMES，但是它的电力电子部分要简单些，毕竟飞轮+电机，还不需要屏蔽强磁。HTS-FESS国内样机1MJ，美帝波音10kWh。 给大家算臂章，2GJ=555度电，一度电5毛钱，功率型最大也就存280块钱的电，然而这个造价至少几百万RMB。所以功率型储能作为大规模储能的成本还是太高。（不然咋叫功率型） 所以目前有的应用都是军事领域和示范工程，大规模应用的话成本高了点。目前的出路在于多元复合储能，错配能量型和功率型储能以达到能量管理和动态调节的平衡。 重新读了遍题目，倍感惊恐，全篇跑题，重新作答如下： 技术性问题个人认为没有，毕竟美帝日德都花钱砸出一条道了。关于微控新能源 深圳微控新能源技术有限公司（简称微控或微控新能源）是全球物理储能技术领航者。公司全球总部位于深圳，业务覆盖北美、欧洲、亚洲、拉美等地区，凭借“安全、可靠、高效”的全球领先的磁悬浮能源技术，产品与服务广泛受到华为、GE、ABB、西门子、爱默生等众多世界500强企业的信赖。 面向未来能源“更清洁、高密度、数字化”的三大趋势，公司持续致力于为战略性新兴产业提供能源运输、储存、回收、数据化管理提供系统解决方案。

飞轮储能的优缺点具体如下。飞轮储能的优点：使用寿命非常长；储能充电次数多；能量密度高；非常高的最大功率输入/输出。飞轮储能的缺点：机械应力和疲劳极限；放电时间短；飞轮储能系统无法小型化；飞轮爆炸的危险。飞轮能量储存（英语：Flywheelenergystorage，缩写：FES）系统是一种能量储存方式，它通过加速转子（飞轮）至极高速度的方式，用以将能量以旋转动能的形式储存于系统中。当释放能量时，根据能量守恒原理，飞轮的旋转速度会降低；而向系统中贮存能量时，飞轮的旋转速度则会相应地升高。

储能原理与技术相关内容如下：1、储能技术的原理与特点。由储能元件组成的储能装置和由电力电子器件组成的电网接入装置成为储能系统的两大部分。储能装置重要实现能量的储存、释放或快速功率交换。电网接入装置实现储能装置与电网之间的能量双向传递与转换，实现电力调峰、能源优化、提高供电可靠性和电力系统稳定性等功能。储能系统的容量范围比较宽，从几十千瓦到几百兆瓦；放电时间跨度大，从毫秒级到小时级；应用范围广，贯穿整个发电、输电、配电、用电系统；大规模电力储能技术的研究和应用才刚起步，是一个全新的课题，也是国内外研究的一个热点领域。2、常用的储能方式。目前，储能技术重要有物理储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如各类蓄电池、可再生燃料动力电池、液流电池、超级电容器等)和电磁储能(如超导电磁储能等)等。物理储能中最成熟、应用最普遍的是抽水蓄能，重要用于电力系统的调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用等。抽水蓄能的释放时间可以从几个小时到几天，其能量转换效率在70%～85%。抽水蓄能电站的建设周期长且受地形限制，当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。压缩空气储能早在1978年就实现了应用，但由于受地形、地质条件制约，没有大规模推广。飞轮储能利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化为机械能存储起来，在要时飞轮带动发电机发电。飞轮储能的特点是寿命长、无污染、维护量小，但能量密度较低，可作为蓄电池系统的补充。化学储能种类比较多，技术发展水平和应用前景也各不相同：1、蓄电池储能是目前最成熟、最可靠的储能技术，根据所使用化学物质的不同，可以分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、钠硫电池等。铅酸电池具有技术成熟，可制成大容量存储系统，单位能量成本和系统成本低，安全可靠和再利用性好等特点，也是目前最实用的储能系统，已在小型风力发电、光伏发电系统以及中小型分布式发电系统中获得广泛应用。但因铅是重金属污染源，铅酸电池不是未来的发展趋势。锂离子、钠硫、镍氢电池等先进蓄电池成本较高，大容量储能技术还不成熟，产品的性能目前尚无法满足储能的要求，其经济性也无法实现商业化运营。2、大规模可再生燃料动力电池投资大、价格高，循环转换效率较低，目前尚不宜作为商业化的储能系统。3、液流储能电池具有能量转换效率较高，运行、维护费用低等优点，是高效、大规模并网发电储能、调节的技术之一。液流储能技术在美国、德国、日本和英国等发达国家已有示范性应用，我国目前尚处于研究开发阶段。4、超级电容器是20世纪80年代兴起的一种新型储能器件，由于使用特殊材料制作电极和电解质，这种电容器的存储容量是普通电容器的20～1000倍，同时又保持了传统电容器释放能量速度快的优点，目前已经不断应用于高山气象站、边防哨所等电源供应场合。

风力发电不能储存电能 它是能发多少发多少 剩下的由其他调峰火电机组来补剩下的 不懂追问 我就是电厂的

惯性，什么是惯性知道不？ 看来，还的回答一次，飞轮的工作原理就是利用惯性。

1、应用飞轮储能式UPS的技术背景 我们过去所讨论的UPS都属于静态UPS的范畴,其原理是:在这些UPS的运行中,除了冷却风扇之外,所用到的各种电子元件及电气部件均无任何机械运动。多年的静态UPS运行经验显示:尽管静态UPS对确保各行业用户负载的安全运行做出了“功不可没”的巨大贡献。然而,它仍存在如下的弱点: (1)静态UPS的效率“不够高”: 相关的统计资料显示,对于中、大容量的工频机型UPS而言,其效率仅为93%～94%。对于中、大容量的高频机型UPS而言,其效率仅为94%～95%。对于当今日益强调节能、环保的社会而言,这种UPS本身的损耗仍然偏高。 (2)UPS中蓄电池组是导致UPS的故障率增高和日常维护量增大的重要因素。 而且，蓄电池的使用寿命短。此外，可能会对环境造成严重污染的废旧电池的处理问题，至今仍是困扰我们的难题之一。 因此,作为解决以上难题的技术途径之一是:选用飞轮储能式的动态UPS来代替双变换在线式的静态UPS。 2、飞轮UPS的技术优势 近年来,在国内外的数据中心、半导体芯片制造业、某些特种军用通信系统及政府的机要部门正日益关注和选用一种飞轮储能式的动态UPS(简称飞轮UPS或动态UPS)。采用这种UPS可以获得如下好处: (1)更进一步地提高UPS的效率: 相关的资料显示,可将UPS的效率从静态UPS的92%提高到飞轮UPS的98%。 (2)将故障率明显偏高的蓄电池部件从UPS中彻底取消。 由此所能获得的好处是:不仅有助于提高UPS的可靠性,还可以大幅度地减少电源值班人员的维修工作量。 对于这种飞轮UPS而言,当市电供电正常时,它在利用市电向用户供电的同时,还将部分电能同时通过具有电动机和发电机调控功能的“同步补偿机(G/M)”装置而以动能的形式储存在其巨大的飞轮中。 此时,对于其“同步补偿机(G/M)”装置而言,不仅承担着短时效的能量转换调控功能,将来自市电的电能变换成储存在飞轮中的机械能。而且,它还承担着自动稳压以及对可能来自市电电网和用电设备所产生的谐波电流执行自动补偿的调控功能,就是将输出电流的谐波含量THDI值实时地调节到趋于零。当市电供电中断时,它可以利用原来储存其飞轮中的巨大动能的惯性驱动同步补偿机(G/M)装置继续旋转。此时同步补偿机(G/M)装置将自动承担着发电机的调控功能,从而确保对各种用电设备的连续不间断地供电。能够将飞轮UPS推向新的实用阶段的推动因素有: (1)对于当今的技术相当成熟的电力工业而言,由于普遍采用了由信息化管理的、智能化供电的电网调度技术,以及在用户的供电系统中采用ATS开关在双路市电输入电源之间自动执行“切投调控”操作的保护性的设计方案,在他们的市电输入供电系统中,发生长时间的停电事故的几率是极低的。 这样一来,就为依靠动能型的惯性能量来确保负载的连续供电的飞轮UPS得到实际应用创造出极为有利的运行条件。 ①根据美国Electric Power Research Institute对美国供电电网的调查发现,90%以上的停电事故的持续期小于10s; ②根据RWE公司对欧洲9个国家的126个供电电网的调查发现:95%以上的停电事故的持续期小于3s; ③对于在两路市电输入电源之间采用ATS开关的自动切换调控技术的用户设备而言,当其优先供电的输入电源发生停电事故时,其另一路备用电源可在小于1～3s的时间间隔内恢复向用电设备供电。理论上讲,ATS开关会导致输入电源出现几十到上百毫秒的供电中断,这是因为ATS开关的典型切换时间为≤200ms左右。导致ATS开关的总切换时间可能长达几秒的原因是:为了防止因市电电网发生偶发性的闪断,而导致ATS开关在两路市电电源之间执行不必要的、频繁的“误切换”操作,从而导致在用电设备的输入端产生令人厌烦的尖峰型电源干扰以及ATS开关使用寿命的缩短。为此,有必要人为地为ATS开关设置适当延时切换保护功能。所以,对于具备有“双总线输入”供电条件的用户而言,是可以通过选用飞轮UPS的技术途径来省却配置体积庞大、故障率偏高和维护量偏大的蓄电池组。 综上所述,既然在供电电网中, 发生长时间停电故障的几率是极低的 。这样一来,就为能充分发挥出飞轮UPS对可能来自市电电网的瞬态电压波动、闪断、瞬态干扰、谐波电流执行实时补偿型调控功能的技术优势奠定下坚实的技术基础。 (2)与传统双变换在线式的静态UPS相比,飞轮UPS具有如下明显的技术优势,如表1所示。 从表中可见,飞轮UPS在整机效率、单机的最大输出功率、抗过载能力、抗输出短路能力、输入功率因数、负载功率因数、允许的工作温度范围、无需电池组的维护和可靠性高等技术性能上均明显地优于双变换在线式的静态UPS。在此需要说明的是,对于飞轮UPS供电系统而言,其平均整体效率要比静态UPS的效率高3%～4%。来自美国Active Power公司的真空磁悬浮飞轮UPS能效甚至可提高6%。这对于当今能源价格增幅较大的背景下,其节能降耗和绿化环保的效应尤为明显。采用飞轮UPS可以更加节能的另一个原因是:由于它自带有风冷电扇及无需配置要求环境温度小于25℃的电池组。因而,再也无需为UPS机房配置具有高耗运行特性的空调机组。但应说明的是,仍需为它配置必要的热风排除系统。 3、飞轮UPS的工作原理 一台带飞轮型动能存储器的动态UPS的典型的控制框图如图1所示。它可提供单机输出功率分别为150、180、260、400、500、750、1000、1300、1670kVA的产品。如图中所示,与UPS共有的两条供电通道: (1)维修旁路供电通道:正常工作时,开关S2处于断开状态; (2)主供电通道:它是由输入开关S1、输入静态开关、扼流圈1和扼流圈2、电力电源桥(Power-bridge)及输出开关S4等几大部件所组成。其中的电力电源桥部件是由同步电动机/发电机组、双向变换器、励磁发电机和储能飞轮等主要部件所组成。当市电中断时,其满载供电时间为20s左右。对于需要长时间连续供电的用户而言,可通过选配柴油/燃气发电机组来实现(选件)。在这里,由扼流圈1、扼流圈2和同步电动机/发电机所共同构成的电力电源桥是同时具有输出自动稳压和输入电流谐波补偿调控功能的所谓神奇的隔离-耦合扼流圈型的调控环。在这里,电力电源桥同时承担着自动稳压器和有源滤波器的双重调控功能。可将这个调控环的控制功能归纳如下: ①对来自非线性负载所产生的谐波电流进行电流谐波的补偿和治理; ②对来自输入电网的电压失真度进行电压谐波的补偿和治理; ③限制短路电流反射到主输入电网的幅值; ④利用电力电源桥所产生的正弦波形的电源来执行自动稳压调控功能,确保它能向负载输出稳压精度<±1%的高品质的电源。 3.1 飞轮UPS的自动稳压和不间断供电的调控原理 (1)输入电源供电正常时,飞轮UPS的自动稳压调控原理 按照这种UPS的设计方案,正常工作时,其输入开关S1和输出开关S4处于闭合状态、维修旁路开关S2处于断开状态。当输入电源的电压处于-20%～+15%之间的范围时,“输入静态开关”处于导通状态。在此条件下,可能含高频干扰的、不稳压的市电电源经扼流圈1和扼流圈2进行抗高频干扰的滤除处理后,被馈送位于其输出端的用电设备的同时,还经位于“电力电源桥”中的发电机/同步补偿机(G/M机)承担着同步补偿机的调控功能。此时的“电力电源桥”处于电动机工作状态。它通过处于高速施转状态下的励磁发电机的主轴来带动巨大的储能飞轮(转速高达1800～3300转/分钟),从而达到将部分的市电电网的电能转换成处于高速施转状态下的飞轮所具有的机械性惯性动能的能量转换的目的。与此同时,在逻辑控制板的调控下,利用位于飞轮UPS中的“电力电源桥”中的“双向变换器”,对其励磁发电机和同步发电机/发电机组同时执行自动稳压和市电同步跟踪的调控任务。此时,其发电机/同步补偿机在双向变换器的调控下,向外输出稳压精度为380V±1%的稳压电源。此时的扼流圈1和2承担着被动型的电压谐波补偿器的调控功能。 (2)当输入电源因故出现“短时停电”/闪断故障时,飞轮UPS的自动稳压调控原理 当市电因故出现“短时停电”/闪断(几十毫秒数量级的供电中断)故障时,位于飞轮UPS中的励磁发电机在利用原来存储在巨大飞轮中的惯性动能而继续处于高速旋转的工作状态之下。此时,从该发电机所输出的频率和电压均处于缓慢变化状态的输出电源被馈送到双向变换器的输入端(注:这是由于随着输入电源的停电时间的不断地延长,原来储存在巨大飞轮中的惯性动能被不断地消耗掉。在此条件下,从励磁发电机输出电源的频率和电压均会出现不同程度的下降的缘故所致)。这样的供电质量较差的电源经双向变换器处理后,就能向外输出具有自动稳压和自动稳频工作特性的高品质电源。这样的高品质电源再被馈送到同步电动机/发电机机组的输入端后,它就能连续不断地向外输出380V±1%的稳压电源(见图1b)。 当市电停电时,这种UPS持续供电时间的长短取决于飞轮所储存的机械能量大小及UPS的负载百分比。对于输出功率为1670kVA的动态UPS而言,其机械储能为16.5MW·s。这种UPS的持续供电时间与UPS的负载百分比之间的典型变化参数值被列于表2中。 从上述可见,对于飞轮UPS而言,在其运行中,如果市电出现的瞬间供电中断时间不超过上述时限的话,它都能连续不断地向用户的负载输出高品质的电源。此外,如果所遇到的市电电源问题并非是停电故障,而是输入电压偏低,这种UPS的持续供电将会被大大地延长。 在此条件下,可以获得很宽的输入电压工作范围,其典型的技术参数为:当输入电压为380V、-20%, +15%时,可连续工作; 当输入电压下降为380V、-30%时,其供电时间为10min; 输入电压下降到380V、-50%时,其供电时间为30s。当然,对于选用了柴油/燃气发电机选件或采用两路输入电源+ATS开关的“双总线输入”型的供电设计方案的用户而言,就能向后接负载提供365×24小时的不间断的供电。 一台典型的飞轮UPS的外形及主要部件的结构图如图2所示。 3.2 飞轮UPS的谐波补偿特性的调控原理 飞轮UPS的第二个重要的技术优势是: 它具有优异的输入谐波补偿特性和具有很高的系统效率(96%～98%)。 当后接负载为电阻性时,其输入功率因数PF值为1,输入电流谐波分量的THDI值几乎为零。当它在带PC机、低档服务器等IT设备、工控系统中DCS设备及家用电器等不带输入功率因数校正功能(PFC)的单相整流滤波性非线性负载时,这些用电设备本身的输入谐波特性都很差。尽管此时馈送到这些用电设备中输入电源的电压波形呈现出优良的正弦波形,然而,它们从输入电源所吸取的电流波形却变成如图3(a)所示的不连续的钟形脉冲串(即在它们的输入电流波形上呈现出严重的电流畸变现象),从而导致其输入电流的谐波含量THDI值高达55%～77%,输入功率因数PF值下降到0.8左右。 然而,在选用飞轮UPS来驱动上述用电设备后,就可以利用由“扼流圈1+同步电动机/发电机+双向变换器+扼流圈2”等共同组成的电力电源桥来对这种类型的非线性负载进行谐波治理。在此条件下,利用并接在飞轮UPS的主供电干线上的同步电动机/发电机所提供的无功功率来执行电流谐波补偿调控。这样一来,就能在飞轮UPS的输入端上再次获得如图3(a)所示的具有优良正弦波形的输入电流波形。 在此背景下,就能大大地改善其输入电流谐波特性。其的典型值分别为:输入电流的谐波含量THDI值<5%，输入功率因数PF值>0.98左右。在此需说明的是:由于在当今的数据中心机房所用的绝大多数IT设备(中、高档服务器、存储设备、网络设备)均采用带输入功率因数校正技术(PFC)，当再用飞轮UPS来驱动这些用电设备时，就获得如下的具有“绿色电源”型的输入谐波特性：即：它们输入电流的谐波含量THDI值<3%、输入功率因数PF值>0.99左右，如图3(b)所示。 综上所述可知,与传统的双变换在线式的静态UPS只能解决其输入电流谐波和输出谐波问题相比,飞轮UPS可同时对其输入电流谐波和输出谐波执行谐波补偿调控,其技术优势不言自喻。 3.3 飞轮UPS具有优异的输出动态响应特性 飞轮UPS的另一个重要的技术优势是它具有优越的动态响应特性,如图4所示,当UPS的后接负载突然加载时,由“同步电动机/发电机组+扼流器2”所组成的并联的电力电源桥向后接的负载提供瞬态的、补充型的有功功率,以便确保在UPS的输出端上能获得优良的自动稳压输出特性。其典型动态响应特性为:<5%,恢复时间10ms(0→100%负载→0)。相反,当UPS的后接负载突然减载时,由“同步电动机/发电机组+扼流器2”所组成的并联的电力电源桥将会迅速地从UPS的主输出干线上吸取瞬态的“富裕”有功功率,以便确保在UPS输出端上能获得优良的自动稳压输出特性。 在这里,可以将位于飞轮UPS中的由输入静态开关、扼流圈1和扼流圈2等所组成的电路看成是市电电网的电能传输的主通道,将由“飞轮+励磁电机+双向变换器+同步电动机/发电机”等所组成的电力电源桥看成是并联在其输出端上的稳压电能储能器,由它来动态地调节从飞轮UPS所输出的功率,以便能快速地响应后级用电设备的实时用电量的动态变化。 3.4 飞轮UPS的典型技术参数 输出功率:150、180、260、400、500、750、1000、1300、1670kVA; 输入功率因数:0.96～0.99;输入电压谐波含量的THDV值<2%;效率:>96%; 输入电压范围分别为:380V、-20%～+15%,长期工作; 380V、-30%,支持的运行时间为10min;380V、-50%,支持的运行时间为2min; 输出电压:380V<±1%; 峰值比为5:1; 抗输出短路能力:300%,5s;1400%,10ms; UPS单机平均无故障工作时间(MTBF):130万小时; 允许的UPS的并机数量:16台。 4、结束语 综上所述,对于市电环境良好的用户而言,飞轮UPS在如下技术性能上均明显地优于双变换在线式的静态UPS。它们是:整机效率、单机的最大输出功率、抗输出短路能力、输入功率因数、输出功率因数、允许的工作温度范围、可靠性、EMC电磁兼容性,以及因无需配置电池组而大大减少UPS的维护工作量和减少机房占用面积等诸多方面。其中,尤以可靠性高、节能降耗效果显著、无需配置故障率偏高的蓄电池组等更加引人注目。有鉴于此,它在美国、欧洲和台湾地区的某些半导体芯片厂和军用系统中得到应用。近年来,它也日益引起国人的关注。据悉,在我国有可能将飞轮UPS将纳入我国数据中心建设的标准中。这是因为,飞轮UPS作为近年来发展极为迅猛的技术,它可为我们在建设绿色数据中心时,获得经济与环保的双重收益。然而,在此需说明的是,对于这种UPS而言,它并非是十全十美。 虽然飞轮UPS还存在着一些不足,然而时至今日,对于那些具备有“双总线输入”供电条件和对蓄电池的应用感到困扰的用户而言,他们是完全可以通过选用飞轮UPS的技术措施,来消除因配置故障率偏高和维护工作量偏大的蓄电池组所可能带来的种种弊端,这是因为其预期使用寿命可长达15～20年。目前,国外大型数据中心采用飞轮UPS保障供电比较普遍,磁悬浮飞轮UPS系统在此领域尤为突出,相比之下,蓄电池的使用寿命仅为充、放电几千次,一般仅需几年就要更换电池。关于微控新能源 深圳微控新能源技术有限公司（简称微控或微控新能源）是全球物理储能技术领航者。公司全球总部位于深圳，业务覆盖北美、欧洲、亚洲、拉美等地区，凭借“安全、可靠、高效”的全球领先的磁悬浮能源技术，产品与服务广泛受到华为、GE、ABB、西门子、爱默生等众多世界500强企业的信赖。 面向未来能源“更清洁、高密度、数字化”的三大趋势，公司持续致力于为战略性新兴产业提供能源运输、储存、回收、数据化管理提供系统解决方案。

飞轮外缘上压有一个齿环，可与起动机的驱动齿轮啮合，供启动发动机时使用。飞轮上通常刻有第一缸发火正时记号，以便校准发火时间。如下图所示，解放CA6102型发动机的正时记号是“上止点/1~6”，当这个记号与飞轮壳上的刻线对正时，即表示1~6缸的活塞处在上止点位置。 多缸发动机的飞轮应与曲轴一起进行动平衡，否则在旋转时因重量不平衡而产生的离心力，将引起发动机振动并加速主轴承的磨损。为了在拆装时不破坏它们的平衡状态，飞轮与曲轴之间应有严格的相对位置，并用定位销或不对称布置螺栓予以保证。 扩展资料 飞轮是一个转动惯量很大的圆盘，其主要功用是将在做功冲程中输入于曲轴的动能的一部分储存起来，用以在其他冲程中

美食储能系统，也叫能源储存系统。这种装置就像一个超大的“充电宝”，可以储存多余的热能、动能、电能、位能、化学能等，改变能量的输出容量、输出地点、输出时间等，合理利用能源并提高能量的利用率。除了日趋成熟的风电场、光伏电站、火电厂等储能系统的应用，各种缺电、用电大户成为储能技术的最佳用武之地。接下来，就和Maigoo小编一起来了解一下储能系统的有关知识吧。什么是储能系统在对储能过程进行分析时，为了确定研究对象而划出的部分物体或空间范围，称为储能系统。它包括能量和物质的输入和输出、能量的转换和储存设备。储能系统的作用由于人们所需的能源都具有很强的时间性和空间性，为了合理利用能源并提高能量的利用率，需要使用一种装置，把一段时期内暂时不用的多余能量通过某种方式收集并储存起来，在使用高峰时再提取使用，或者运往能量紧缺的地方再使用，这种方法就是能量存储。能量储存系统的基本任务是克服在能量供应和需求之间的时间性或者局部性的差异。储能系统分类机械储能抽水蓄能：将电网低谷时利用过剩电力作为液态能量媒体的水从地势低的水库抽到地势高的水库，电网峰荷时高地势水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电。压缩空气储能：利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴，当系统发电量不足时，将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入燃气轮机作功发电。飞轮储能：是利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式储存起来。需要能量时，飞轮减速运行，将存储的能量释放出来。电气储能超级电容器储能：用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的电容量。超导储能（SMES）：利用超导体的电阻为零特性制成的储存电能的装置。超导储能系统的原理特点及应用电化学储能铅酸电池：是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。锂离子电池：是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。钠硫电池：是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。液流电池：利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池。储能系统电池种类及优缺点电池储能系统包括哪几个方面热储能热储能系统中，热能被储存在隔热容器的媒介中，需要的时候转化回电能，也可直接利用而不再转化回电能。化学储能化学类储能，利用氢或合成天然气作为二次能源的载体，利用多余的电制氢，可以直接用氢作为能量的载体，也可以将其与二氧化碳反应成为合成天然气（甲烷），氢或者合成天然气除了可用于发电外，还有其他利用方式如交通等。储能系统的应用场景①发电侧提高新能源的可调度性，避免弃光，弃风。实现新能源输出功率平滑，减少对电网冲击，提高输出电线路的利用率。应用场合：光伏发电，风力发电等新能源。②输电侧为电网提供调频，调峰。主动实现有功，无功发出，改善供电品质。应用场合：发电厂，新能源电站。③配电侧提高光伏自发自用率，负载自平衡率，减少系统与电网间的能量交换。电网故障情况下，系统可独立运行，保障负荷用电。应用场合：微电网，自发自用分布式发电。④用电侧分时电价，改善负荷特性，降低电度电费和基本电费。减少冲击负荷对电网的影响。应用场合：高耗能企业和国家重要部门的备用电源，像电解、电镀及冶金等行业，电车、轻轨和地铁等交通部门。数据中心、通信基站、港口用电、偏远山区等用电。用作政府、医院、军事指挥部等重要部门的备用电站。办公楼宇和家庭必备储电技术。缓解电动车充电带来的增容需求。储能系统在微电网中的作用分布式储能在电力系统的应用场景良好储能系统的要求①单位容积所储存的能量(容积储热密度)高，即系统尽可能储存更多的能量。②具有良好的负荷调节性能。能源储能系统在使用时，需要根据用能一方的要求调节其释放能量的大小，负荷调节性能的好坏决定着系统性能的优劣。③能源储存效率要高。能量储存时离不开能量传递和转换技术，所以储能系统不需过大的驱动力而以最大的速率接收和释放能量。同时尽可能降低能量存储过程中的泄漏、蒸发、摩擦等损耗，保持较高的能源储存效率。④系统成本低、长期运行可靠。储能系统设备安全储能在应用于调频等高频次、高倍率充放电场景时，安全性会受到更严格的考验，如储能电站火灾事故、光热电站火灾事故、电动车起火事故等等。在我国，除在政策制度方面完善外，有必要推动系统设计、设备制造、系统并网、运行维护和安装调试等方面标准准则体系建设，扫清储能产业发展和技术应用障碍。①加强对消费者和设计安装人员的提示，并对设计和安装人员进行认证和培训，特别是小型的商业化储能系统；②设计储能安全准则和标准体系，并将相关事件报告纳入数据库进行管理和公示；③在难以评估储能电池价值的情况下，加强对储能电池的回收管理；④推动产业发展与安全管理建设同步，避免“一竿子”打倒，找出核心问题，并对相对成熟的技术进行筛选。推荐阅读黄芩药性属苦寒，故脾肺虚热者不能食用黄芩，脾肺虚热的症状表现为面色没光泽、手脚冰凉、疲劳厌食、大便拉稀、带有咳嗽气短、多痰、味觉差苔白等，有以上症状者都不适宜食用黄芩，食用会加重症状。01【太阳能电池百科】太阳能电池原理太阳能电池知识攻略随着全球能源日趋紧张，太阳能这种新型环保能源得到了大力的开发，而对于太阳能的利用，在生...02【光伏逆变器百科】光伏逆变器工作原理光伏逆变器的作用随着光伏市场的火热，光伏企业也如雨后春笋般冒了出来。对太阳能发电行业来说，光伏逆变器起到了...03【蓄电池百科】蓄电池使用修复手册蓄电池知识大全化学能转换成电能的装置叫化学电池，一般简称为电池。放电后，能够用充电的方式使内部活性物质再...04【发电机百科】发电机的工作原理发电机保养方法发电机是一种常见设备，它能够将其他形式的能源转换成电能，相信发电机对于大家来说都不陌生。它...

使用化学电池的电动汽车目前已试验过几十年，但至今尚未进入实用阶段。太阳能、风能、潮夕能、海浪能，都存在储存问题，目前主要靠化学电池，但受到化学蓄电池寿命及效率的制约，至今尚不能广泛应用。以上诸多问题，促使人们寻求一种效率高、寿命长、储能多、使用方便，而且无污染的绿色储能装置。出乎意料，古老的“飞轮”变成了首选对象。[1]“飞轮”这一储能元件，已被人们利用了数千年，从古老的纺车，到工业革命时的蒸汽机，以往主要是利用它的惯性来均衡转速和闯过“死点”，由于它们的工作周期都很短，每旋转一周时间不足一秒钟，在这样短的时间内，飞轮的能耗是可以忽略的。现在想利用飞轮来均衡周期长达12～24小时的能量，飞轮本身的能耗就变得非常突出了。能耗主要来自轴承摩擦和空气阻力。人们曾通过改变轴承结构，如变滑动轴承为滚动轴承、液体动压轴承、气体动压轴承等来减小轴承摩擦力，通过抽真空的办法来减小空气阻力，轴承摩擦系数已小到10-3。即使如此微小，飞轮所储的能量在一天之内仍有25%被损失，仍不能满足高效储能的要求。再一个问题是常规的飞轮是由钢（或铸铁）制成的，储能有限。例如，欲使一个发电力为100万千瓦的电厂均衡发电，储能轮需用钢材150万吨！另外要完成电能机械能的转换，还需要一套复杂的电力电子装置，因而飞轮储能方法一直未能得到广泛的应用。近年来，飞轮储能技术取得突破性进展是基于下述三项技术的飞速发展：一是高能永磁及高温超导技术的出现；二是高强纤维复合材料的问世；三是电力电子技术的飞速发展。为进一步减少轴承损耗，人们曾梦想去掉轴承，用磁铁将转子悬浮起来，但试验结果是一次次失败。后来被一位英国学者从理论上阐明物体不可能被永磁全悬浮（Earnshaw定理），颇使试验者心灰意冷。出乎意料的是物体全悬浮之梦却在超导技术中得以实现，真像是大自然对探索者的慰藉。超导磁悬浮原理是这样的：当我们将一块永磁体的一个极对准超导体，并接近超导体时，超导体上便产生了感应电流。该电流产生的磁场刚好与永磁的磁场相反，于是二者便产生了斥力。由于超导体的电阻为零，感生电流强度将维持不变。若永磁体沿垂直方向接近超导体，永磁体将悬空停在自身重量等于斥力的位置上，而且对上下左右的干扰都产生抗力，干扰力消除后仍能回到原来位置，从而形成稳定的磁悬浮。若将下面的超导体换成永磁体，则两永磁体之间在水平方向也产生斥力，故永磁悬浮是不稳定的。利用超导这一特性，我们可以把具有一定质量的飞轮放在永磁体上边，飞轮兼作电机转子。当给电机充电时，飞轮增速储能，变电能为机械能；飞轮降速时放能，变机械能为电能。图1是储能飞轮装置的示意图，图中超导体是由钡钇铜合金制成，并用液氮冷却至77K，飞轮腔抽至10-8托的真空度（托为真空度单位，1Torr（托）=133.332Pa），这种飞轮能耗极小，每天仅耗掉储能的2%。飞轮储能大小除与飞轮的质量（重量）有关外，还与飞轮上各点的速度有关，而且是平方的关系。因此提高飞轮的速度（转速）比增加质量更有效。但飞轮的转速受飞轮本身材料限制。转速过高，飞轮可能被强大的离心力撕裂。故采用高强度、低密度的高强复合纤维飞轮，能储存更多的能量。目前选用的碳纤维复合材料，其轮缘线速度可达1000米/秒，比子弹速度还要高。正是由于高强复合材料的问世，飞轮储能才进入实用阶段。

储能调频，就是用电池储能技术所具有快速精准的响应能力来参与电网的AGC调频辅助服务，从而改善火电机组参与AGC调频的KP指标，消除AGC调频考核，获取电网辅助服务奖励。是通过专门的电脑软件达成调频要求，与电池没有什么关系。烟台开发区德联软件有限责任公司就参与过张北风光储输应用示范项目、陕西某火电厂的辅助调频，如果你想了解辅助调频的更多内容，可以联系下这个公司。

储能电源行业诞生已久，从最开始的移动电源（也称为“充电宝”）到现在的户外电源，在近十年的时间内随着科技的进步和发展，储能电源产品无论是从外观上还是功能上都有了巨大的改变。时至今日，户外电源产品被越来越多人所熟知，也被越来越多人所使用。特别是这款SADE户外电源SKA1000产品，在户外摆摊时就体现出它的重要性了。内置273000mAh超大容量，相当于有1度电的市电电源，产品的续航能力持久，能承载1000W以内的设备使用，能满足更多大功率设备的用电需求，相比于同类型的其他户外电源产品来说都是遥遥领先的。SADE户外电源SKA1000配有两个AC接口（墙插接口）、两个DC接口和四个USB接口，可对外输出220V纯正弦波交流电，功率高达1000W能满足更多大功率设备使用。273000mAh超大电芯容量，续航能力也不容小觑，经SADE户外电源官方测试，这个1000W的户外电源能为笔记本电脑充电约11次、音响供电约40小时、电饭煲供电约4小时，充电一次只要5.5-7小时，在户外摆摊用电一整天都没有任何问题。作者：百万牛蛙链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/377960434来源：知乎著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。作者：百万牛蛙链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/377960434来源：知乎著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

1 飞轮储能本身是物理储能，突破了化学电池的局限，20年超长使用寿命，符合可持续发展战略；2 泓慧能源飞轮储能转换效率是达到95%以上，更节能环保；3 宽温度范围，适应各种恶劣环境等优势。

能效率是指储能元件储存起来的电量与输入能量的比。储能技术主要分为物理储能（如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等）、化学储能（如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池）和电磁储能（如超导电磁储能、超级电容器储能等）三大类。蓄电池储能效率关系到蓄电池的寿命和成本，要提高蓄电池储能效率就要了解储能效率都受哪些因素的影响，除了蓄电池自身构造会影响其储能效率，如元件材质、制造工艺、电解液配置等，蓄电池储能效率也与充电状态、充放电电流、充电电压、环境温度等一些外部因素有很大关系。储能技术编辑储能技术主要分为物理储能（如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等）、化学储能（如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池）和电磁储能（如超导电磁储能、超级电容器储能等）三大类。根据各种储能技术的特点，飞轮储能、超导电磁储能和超级电容器储能适合于需要提供短时较大的脉冲功率场合，如应对电压暂降和瞬时停电、提高用户的用电质量，抑制电力系统低频振荡、提高系统稳定性等；而抽水储能、压缩空气储能和电化学电池储能适合于系统调峰、大型应急电源、可再生能源并入等大规模、大容量的应用场合。蓄电池储能效率测试系统的设计编辑蓄电池储能效率测试系统的基本原理见图，系统的主要元件有:单相智能电表、充电器、逆变器、单片机、负载等。工作过程可以简要的描述为:充电开始时，电表接在交流电源和蓄电池的充电模块之间，通过电表可以直接读出蓄电池充电完成消耗的电能，这部分电能包括两部分:充电器以及各种开关器件损耗的电能、蓄电池内阻耗能和储存的电能。当充电完成时，由充电模块向控制模块发出充电完成信号(持续高电平)，控制模块此时将电表数据送至单片机，由单片机将数据记录并显示出来。然后控制模块向充电模块发出指令使充电电路停止工作，并向逆变模块发出指令使逆变电路工作，向负载供电。此时将电表接在逆变器与负载之间，通过电表可以直接读出负载从蓄电池获取的电能，由于电表只能检测220V交流电，所以从电表获取的电能实际上包含了逆变器消耗电能和负载消耗的电能。当放电完成时，由逆变模块向控制模块发出放电终止信号，控制模块此时将电表发送过来的电量数据送至单片机，由单片机将数据记录并显示出来。然后控制模块向逆变模块发出指令使逆变电路停止工作，并断开负载。考虑到蓄电池充电和放电的不同步，单相电度表即可作为充电电能计量也可用作放电电能计量。若是要再次检测，重复以上的操作。蓄电池储能效率影响因素编辑蓄电池储能效率关系到蓄电池的寿命和成本，要提高蓄电池储能效率就要了解储能效率都受哪些因素的影响，除了蓄电池自身构造会影响其储能效率，如元件材质、制造工艺、电解液配置等，蓄电池储能效率也与充电状态、充放电电流、充电电压、环境温度等一些外部因素有很大关系。充电状态的影响充电状态是指蓄电池在充电时达到的状态，简而言之满充时的充电状态为100%。根据国家的相关规定，在充电状态不同时对蓄电池的储能效率有不同的标准，在充电状态小于50%时，要求蓄电池储能效率大于95%;充电状态在75%的时候，要求蓄电池储能效率大于90%;充电状态在90%时，要求蓄电池储能效率大于85%。

大小在4-5吨。飞轮储能的飞轮大小在4-5吨。每个飞轮高2.5米。最高转速为11，500rpm。功率为2兆瓦。该系统用于频率调节。飞轮储能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。

能作为纯粹的场能，可以存储在电容中，正负电荷分开聚集在电容的两极，形成电场，能量密度为0.5u2022epiu2022E^2。当然也可以通过转换成其他形式的能量存储，需要应用时再转换为电能使用。可以变为电池的化学能，水库的势能，再高频开关电源中可以转为磁场能量存储在磁芯中，现代高温超导技术可以实现磁能的低损存储，也是存储电能的形式。转换为其他形式的能量形式存储电能需要考虑转化效率，当然各种能量的存储都会在不同的环境下随时间流逝的损失速度不同，这也是存储能量需要考虑的。

飞机零件

既然是定律，怎么会突破！问题有问题。

飞轮具有以下功能：1.储能稳速。飞轮自身的转动惯量会在工作冲程中储存一部分输入曲轴的功，用于克服其他冲程中的阻力，驱动曲柄连杆机构越过上下死点，保证曲轴的转动角速度和输出扭矩尽可能均匀，使发动机克服短时过载成为可能。2.它是摩擦离合器的驱动部分，与离合器接合和分离，作用是将发动机的旋转力通过变速器传递给驱动轮。3.飞轮齿圈安装在飞轮的外缘，与起动机的驱动齿轮啮合，用于起动发动机。此外，飞轮边缘的一侧刻有表示1、6缸活塞位于上止点的标志，可作为检查和调整发动机点火正时的依据。飞轮的转动惯量很大。因为发动机各缸做功是不连续的，所以发动机转速也会发生变化。当发动机转速增加时，飞轮的动能会增加储存的能量。当发动机转速降低时，飞轮动能降低并释放能量。飞轮可以用来减少发动机运转时的速度波动。飞轮的作用举足轻重，一旦工作异常，就会影响发动机的正常运转。飞轮和曲轴安装不当或偏心，会造成发动机抖动，离合器抖动，发出异响。百万购车补贴

最近关注了一支股票，有飞轮储能概念，但是飞轮储能的利用前景大多数人 却不是太了解，它是绿色环保零污染的一种能量回收系统，是一种机电能量转换的储能装置。该系统采用物理方法进行储能，并通过电动或发电互逆式双向电机实现电能与飞轮的机械能之间相互转换和储能。 目前新能源车以电动车为主，还有以氢能源为燃料的 汽车 ，但无以为例都存在续航里程和充电桩或加氢站难寻的问题，制约者新能源车的发展。 未来的新能源车的发展方向在哪里：可以在现有电动车的基础上加装飞轮储能的能量回收系统，利用刹车、加速等产生的能量加一回收利用。同时在车身（车顶）、车窗（膜）等安装高效的太阳能转化电能系统。 这样，车辆续航可以在2000—3000公里，甚至更多， 这个思路怎么样？

去年7月，发展改革委、能源局联合印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，首次提出储能装机规模目标，“十四五”期间锚定3000万千瓦。据此测算，今后4年，我国新型储能装机规模将以年均65%左右的速度增长。虽然储能方式多种多样，但它们都有着不同程度的缺点，抽水蓄能的优势在于储存能量大，能量释放持续时间长，技术成熟可靠。但电站建设受地理位置限制，水能不发达就没法建，而且投入高，审批麻烦，回报时间长。压缩空气储能，优缺点和抽水储能接近。氢气储能，用途更加广泛。但效率不高。飞轮储能，是利用高速旋转的飞轮将电能转换动能进行储存。充电时电机带动飞轮运转。优点是效率高、瞬间功率大、响应速度快，使用寿命长，环境影响小，缺点是能量密度不高，释放时间短（几十秒），自放电率高。重力储能，优点是风险小，易于扩展，储能效率高。缺点也很明显，后期维护成本高，目前重力储能技术在全球范围内尚无商业化应用案例。而目前应用最广的，则是电化学储能，具有着成本低、快充性能好、低温性能强、无过放电特性等优势，市场应用前景广阔。乐驾智慧能源是专注于新能源电力、锂电池应用、储能技术物联网、人工智能的高科技企业，致力于用物联网和人工智能技术改变新能源电力和新能源出行行业。对于储能供电的稳定性，乐驾有着自研的智慧储能系统，具有平滑过渡、削峰填谷、调频调压等功能。可以减少随机性、间歇性、波动性给电网和用户带来的冲击；通过谷价时段充电，峰价时段放电可以大大减少用户的电费支出；在大电网断电时，能够孤岛运行，确保对用户不间断供电，微电网运行。对供电稳定性要求较高的企业大可不必担心。

吸气冲程、压缩冲程、排气冲程是依靠飞轮惯性完成的。只有做功冲程是靠气体做功完成的。

（1/2）JDDJ为转动惯量，D为角速度找本电机学上面有讲，或者去看看物理书吧

您好！冲床的原理是电机带动飞轮通过曲轴带动冲头工作。在此飞轮起到储能作用，它储存的能量不较大时，会影响冲断力。飞轮储能是靠飞轮的重量和转速。将飞轮的转速改变小等于减小飞轮的能量。我建议你：1、把冲床的工作开关改用电磁控制其工作。2、把送料器设为定量或定长到一定值才令电磁控制冲床工作。送料器可以用定时或定位开关进行控制电磁的工作。如果这样改动，你的冲床就成了一台自动冲床，省时省力，会提高工作效率，又不改变冲床的原有功效。改动所用的配件材料很容易买到，在我们江门地区在五金交电商场或低压电器设备门市都有买。

飞轮电池。主要由飞轮轴轴承电动机真空容器和电子电力变阻器等组成。

飞轮本体是飞轮储能系统中的核心部件，作用是力求提高转子的极限角速度，减轻转子重量，最大限度地增加飞轮储能系统的储能量，目前多采用碳素纤维材料制作。轴承系统的性能直接影响飞轮储能系统的可靠性、效率和寿命。目前应用的飞轮储能系统多采用磁悬浮系统，减少电机转子旋转时的摩擦，降低机械损耗，提高储能效率。飞轮储能系统的机械能与电能之间的转换是以电动/发电机及其控制为核心实现的，电动/发电机集成一个部件，在储能时，作为电动机运行，由外界电能驱动电动机，带动飞轮转子加速旋转至设定的某一转速；在释能时，电机又作为发电机运行，向外输出电能，此时飞轮转速不断下降。显然，低损耗、高效率的电动/发电机是能量高效传递的关键。电力转换装置是为了提高飞轮储能系统的灵活性和可控性，并将输出电能变换(调频、整流或恒压等)为满足负荷供电要求的电能。真空室的主要作用是提供真空环境，降低电机运行时的风阻损耗。飞轮储能系统主要包括转子系统、轴承系统和转换能量系统三个部分构成。另外还有一些支持系统，如真空、深冷、外壳和控制系统。1、转子系统飞轮转动时动能与飞轮的转动惯量成正比。而飞轮的转动惯量又正比于飞轮直径的2次方和飞轮的质量（J=(0.5~1)*M*R^2,飞轮质量分布均匀时取0.5，质量完全集中在边缘时取1）。当过于庞大、沉重的飞轮在高速旋转时，会受到极大的离心力作用，往往超过飞轮材料的极限强度，很不安全。因此，用增大飞轮转动惯量的方法来增加飞轮的动能是有限的。2、轴承系统支撑转子的轴承，支撑转子运动，降低摩擦阻力，使整个装置则以最小损耗运行。3、转换能量系统飞轮储能装置中有一个内置电机，它既是电动机也是发电机。在充电时，它作为电动机给飞轮加速；当放电时，它又作为发电机给外设供电，此时飞轮的转速不断下降；而当飞轮空闲运转时，整个装置则以最小损耗运行。飞轮储能器中没有任何化学活性物质，也没有任何化学反应发生。旋转时的飞轮是纯粹的机械运动，飞轮在转动时的动能为：E=1/2Jω/2，式中：J为飞轮的转动惯量，ω为飞轮旋转的角速度.飞轮储能的技术优势是技术成熟度高、充放电次数无限以及无污染等特性。飞轮储能的能量密度不够高、自放电率高，如停止充电，能量在几到几十个小时内就会自行耗尽。适用于电网调频和电能质量保障。百万购车补贴

飞轮储能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。技术特点是高功率密度、长寿命。 飞轮储能简介 飞轮储能思想早在一百年前就有人提出，但是由于当时技术条件的制约，在很长时间内都没有突破。直到20世纪60~70年代，才由美国宇航局(NASA)Glenn研究中心开始把飞轮作为蓄能电池应用在卫星上。到了90年代后，由于在以下3个方面取得了突破，给飞轮储能技术带来了更大的发展空间。 (1) 高强度碳素纤维复合材料(抗拉强度高达8．27GPa)的出现，大大增加了单位质量中的动能储量。 (2) 磁悬浮技术和高温超导技术的研究进展迅速，利用磁悬浮和真空技术，使飞轮转子的摩擦损耗和风损耗都降到了最低限度。 (3) 电力电子技术的新进展，如电动/发电机及电力转换技术的突破，为飞轮储存的动能与电能之间的交换提供了先进的手段。储能飞轮是种高科技机电一体化产品，它在航空航天(卫星储能电池，综合动力和姿态控制)、军事(大功率电磁炮)、电力(电力调峰)、通(UPS)、汽车工业(电动汽车)等领域有广阔的应用前景。 飞轮储能工作原理 飞轮储能系统是一种机电能量转换的储能装置，突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。通过电动/发电互逆式双向电机，电能与高速运转飞轮的机械动能之间的相互转换与储存，并通过调频、整流、恒压与不同类型的负载接口。 在储能时，电能通过电力转换器变换后驱动电机运行，电机带动飞轮加速转动，飞轮以动能的形式把能量储存起来，完成电能到机械能转换的储存能量过程，能量储存在高速旋转的飞轮体中；之后，电机维持一个恒定的转速，直到接收到一个能量释放的控制信号；释能时，高速旋转的飞轮拖动电机发电，经电力转换器输出适用于负载的电流与电压，完成机械能到电能转换的释放能量过程。整个飞轮储能系统实现了电能的输入、储存和输出过程。 飞轮储能组成结构 飞轮本体是飞轮储能系统中的核心部件，作用是力求提高转子的极限角速度，减轻转子重量，最大限度地增加飞轮储能系统的储能量，目前多采用碳素纤维材料制作。 轴承系统的性能直接影响飞轮储能系统的可靠性、效率和寿命。目前应用的飞轮储能系统多采用磁悬浮系统，减少电机转子旋转时的摩擦，降低机械损耗，提高储能效率。 飞轮储能系统的机械能与电能之间的转换是以电动/发电机及其控制为核心实现的，电动/发电机集成一个部件，在储能时，作为电动机运行，由外界电能驱动电动机，带动飞轮转子加速旋转至设定的某一转速；在释能时，电机又作为发电机运行，向外输出电能，此时飞轮转速不断下降。显然，低损耗、高效率的电动/发电机是能量高效传递的关键。 电力转换装置是为了提高飞轮储能系统的灵活性和可控性，并将输出电能变换(调频、整流或恒压等)为满足负荷供电要求的电能。 真空室的主要作用是提供真空环境，降低电机运行时的风阻损耗。 飞轮储能系统主要包括转子系统、轴承系统和转换能量系统三个部分构成。另外还有一些支持系统， 如真空、深冷、外壳和控制系统。 1、转子系统 飞轮转动时动能与飞轮的转动惯量成正比。而飞轮的转动惯量又正比于飞轮直径的2次方和飞轮的质量（J=(0.5~1)*M*R^2,飞轮质量分布均匀时取0.5，质量完全集中在边缘时取1）。 当过于庞大、沉重的飞轮在高速旋转时，会受到极大的离心力作用，往往超过飞轮材料的极限强度，很不安全。因此，用增大飞轮转动惯量的方法来增加飞轮的动能是有限的。 2、轴承系统 支撑转子的轴承，支撑转子运动，降低摩擦阻力，使整个装置则以最小损耗运行。 3、转换能量系统 飞轮储能装置中有一个内置电机，它既是电动机也是发电机。在充电时，它作为电动机给飞轮加速；当放电时，它又作为发电机给外设供电，此时飞轮的转速不断下降；而当飞轮空闲运转时，整个装置则以最小损耗运行。 飞轮储能器中没有任何化学活性物质，也没有任何化学反应发生。旋转时的飞轮是纯粹的机械运动，飞轮在转动时的动能为： E =1/2Jω/2，式中： J为飞轮的转动惯量，ω为飞轮旋转的角速度. 飞轮储能的技术优势是技术成熟度高、充放电次数无限以及无污染等特性。飞轮储能的能量密度不够高、自放电率高，如停止充电，能量在几到几十个小时内就会自行耗尽。适用于电网调频和电能质量保障。 飞轮储能应用 1、免蓄电池磁悬浮飞轮储能UPS (1)在市电输入正常，或者在市电输入偏低或偏高(一定范围内)的情况下，UPS通过其内部的有源动态滤波器对市电进行稳压和滤波，保证向负载设备提供高品质的电力保障，同时对飞轮储能装置进行充电，UPS利用内置的飞轮储能装置储存能量。 (2)在市电输入质量无法满足UPS正常运行要求，或者在市电输入中断的情况下，UPS将储存在飞轮储能装置里的机械能转化为电能，继续向负载设备提供高品质并且不间断的电力保障。 (3)在UPS内部出现问题影响工作的情况下，UPS通过其内部的静态开关切换到旁路模式，由市电直接向负载设备提供不问断的电力保障。 (4)在市电输入恢复供电，或者在市电输入质量恢复到满足UPS正常运行要求的情况下，则立即切换到市电通过UPS供电的模式，继续向负载设备提供高品质并且不间断的电力保障，并且继续对飞轮储能装置进行充电。 2、电动汽车电池 目前随着环境保护意识的提高以及全球能源的供需矛盾，开发节能及采用替代能源的环保型汽车，以减少对环境的污染，是当今世界汽车产业发展的一个重要趋势。汽车制造行业纷纷把目光转向电动汽车的研制。能找到储能密度大、充电时间短、价格适宜的新型电池，是电动汽车能否拥有更大的机动性并与汽油车一争高下的关键，而飞轮电池具有清洁、高效、充放电迅捷、不污染环境等特点而受到汽车行业的广泛重视。预计21世纪飞轮电池将会是电动汽车行业的研究热点。 3、不间断电源 不间断电源由于能确保不间断供电和保证供电质量而在通讯枢纽、国防指挥中心、工业生产控制中心等地方得到广泛使用目前不问断电源由整流器、逆变器、静态开关和蓄电池组等组成。但目前蓄电池通常都存在对工作温度、工作湿度、输入电压、以及放电深度等条件要求．同时蓄电池也不允许频繁的关闭和开启。而飞轮具有大储能量、高储能密度、充电快捷、充放电次数无限等优点，因此在不间断电源系统领域有良好的应用前景。 4、风力发电系统不间断供电 风力发电由于风速不稳定，给风力发电用户在使用上带来了困难。传统的做法是安装柴油发电机，但由于柴油机本身的特殊要求，在启动后30分钟内才能停止。而风力常常间断数秒，数分钟。不仅柴油机组频繁启动，影响使用寿命；而且风机重启动后柴油机同时作用，会造成电能过剩。考虑到飞轮储能的能量大。充电快捷，因此，国外不少科研机构已将储能飞轮引入风力发电系统。美国将飞轮引入风力发电系统，实现全程调峰，飞轮机组的发电功率为300KW，大容量储能飞轮的储能为277KW每小时。 5、大功率脉冲放电电源 为了避免运载火箭只能使用一次的巨大浪费和减少大气污染，美国正在研究一种磁悬浮直线电动机托架（又名太空电梯）来发射航天飞机，这需要功率巨大、但放电时间非常短促的电源，所以专门减少一个容量巨大的店里系统提供能量，显然是不合理的。而采用飞轮储能系统，可以实现这一点。 飞轮储能简介 飞轮储能工作原理 飞轮储能组成结构 飞轮储能应用 @2019

外电源驱动。小电机带动大飞轮发电原理是外电源驱动，飞轮储能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，技术特点是高功率密度、长寿命。

1.汽车飞轮的作用汽车飞轮最直接最重要的作用就是在运动过程中储存发动机的一部分能量和惯性。发动机的四个冲程中只有一个冲程发生。进气、排气和压缩的能量来自飞轮储存的能量。2.汽车飞轮的作用是什么？飞轮是发动机的一个大圆盘形零件，安装在曲轴的后端。转动惯量大，有以下作用：可以储存发动机作功冲程的一部分能量来克服其他冲程的阻力，使曲轴匀速转动。发动机通过安装在飞轮上的离合器与汽车传动系统相连。3.飞轮的功能：4.1.飞轮是一个盘状部件，惯性很大，起储能的作用。对于四冲程发动机，每四个活塞冲程做功，即只有工作冲程做功；5.2.排气、进气、压缩三个冲程基本都是消耗功的。所以曲轴输出的扭矩是周期性变化的，曲轴转速不一定稳定。为了改善这种情况，在曲轴的后端安装了飞轮；6, 3.飞轮的惯性很大。因为发动机各缸的工作是不连续的，当然发动机转速也是可变的。当发动机转速升高时，飞轮的动能被加入储存能量；当发动机转速降低时，飞轮动能降低，能量被释放。飞轮可以用来减少发动机转动过程中的速度波动。百万购车补贴

飞轮储能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。

调频主要有电压调频和电流调频，主要在工业生产过程中转机的变频运行，节省能源。没有调频电池，都是利用变频设备把工频电源经过转换变成可频率调解的电源达到节能的目的。工频电由发电厂发出来是50HZ的，用户是调节不了的。扩展资料：储能详细说明：储能可以分为机械储能和化学储能，机械储能又可以分为抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能。化学储能（也就是我们平常说的电池）可以分为铅酸电池、镍系电池、锂系电池、液流电池、钠硫电池（现在应用较多的是磷酸铁锂）。储能调频是一个综合应用技术，有联合火力发电的储能调频应用，有国网公司张北风光储输应用示范项目。储能调频就是用电池储能技术所具有快速精准的响应能力来参与电网的AGC调频辅助服务，从而改善火电机组参与AGC调频的KP指标，消除AGC调频考核，获取电网辅助服务奖励。

有飞轮惯性小电机可以带大发电机。小电机带动大发电机原理是外电源驱动，飞轮储能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，技术特点是高功率密度、长寿命。而吸气、压缩、排气这三个冲程都是依靠飞轮惯性完成的。

飞轮储能系统主要包括转子系统、轴承系统和转换能量系统三个部分构成。另外还有一些支持系统， 如真空、深冷、外壳和控制系统。基本结构如图所示。转子系统飞轮转动时动能与飞轮的转动惯量成正比。而飞轮的转动惯量又正比于飞轮直径的2次方和飞轮的质量（J=(0.5~1)*M*R^2,飞轮质量分布均匀时取0.5，质量完全集中在边缘时取1）。当过于庞大、沉重的飞轮在高速旋转时，会受到极大的离心力作用，往往超过飞轮材料的极限强度，很不安全。因此，用增大飞轮转动惯量的方法来增加飞轮的动能是有限的。轴承系统支撑转子的轴承，支撑转子运动，降低摩擦阻力，使整个装置则以最小损耗运行。转换能量系统飞轮储能装置中有一个内置电机，它既是电动机也是发电机。在充电时，它作为电动机给飞轮加速；当放电时，它又作为发电机给外设供电，此时飞轮的转速不断下降；而当飞轮空闲运转时，整个装置则以最小损耗运行。飞轮储能器中没有任何化学活性物质，也没有任何化学反应发生。旋转时的飞轮是纯粹的机械运动，飞轮在转动时的动能为：E =1/2Jω^2式中： J为飞轮的转动惯量ω为飞轮旋转的角速度.飞轮储能的技术优势是技术成熟度高、充放电次数无限以及无污染等特性。飞轮储能的能量密度不够高、自放电率高，如停止充电，能量在几到几十个小时内就会自行耗尽 。适用于电网调频和电能质量保障。

这个比亚迪采用的是这个技术。

飞轮储能系统最大的优点就是辅助发动机完成其它三个循环（进气、压缩、排气）。

飞轮电池系统由飞轮、电机、发电机和输入/输出电子设备组成。飞轮中有一个马达。在外接电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即给飞轮电池充电，提高飞轮的转速，从而增加其功能；放电时，电机作为发电机工作，输出飞轮驱动的电能，完成机械能(动能)向电能的转换。当飞轮电池发电时，飞轮转速逐渐降低。电池的飞轮在true空环境下运行速度非常高(可达200000r/min)，使用的轴承为非接触式磁轴承。据说飞轮电池比能量150W·h/kg，比功率5000-10000W/kg，使用寿命25年，电动车可行驶500万公里。

广义上我们将电池分为三种，化学电池，物理电池和生物电池。化学电池按工作性质可分为：一次电池（原电池）；二次电池（可充电电池）；铅酸蓄电池；燃料电池。其中：一次电池可分为：糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池、锌空气电池、一次锂锰电池等。二次电池可分为：镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池等。铅酸蓄电池可分为：开口式铅酸蓄电池、全密闭铅酸蓄电池等。燃料电池可分为：氢氧燃料电池、甲醇-空气燃料电池等。飞轮电池是物理电池。飞轮电池结构与原理，飞轮电池是一种典型的机电一体化装置，由飞轮电池本体、电力电子装置及控制器三部分组成，飞轮电池本体主要由飞轮、集成电动机(电动机-发电机集成为一体)、真空容器、磁悬浮轴承四大部分组成。为使真空容器密封良好，飞轮电池本体仅通过三根导线与外部的控制系统相连接。飞轮电池本体中的磁悬浮轴承和集成电动机均需通过控制器对电力电子装置的控制来保证飞轮电池正常工作，以及发挥其使用性能。

新能源车是不是趋势，有多火，到了现在这压根已经不是一个疑问句了。但伴随着新能源车而来的，是很多人对这种车耐久性的未知和怀疑。诚然，媒体也好，第三方机构也罢，哪怕是一些不差钱的个人，都做过很多关于新能源车，特别是纯电动车耐久度的实测，而诸多实测的结果也基本都指向了一点：只要是2019年及之后生产销售的纯电动车，它的电池耐久度是没问题的，衰退很少，甚至有部分媒体还下过结论：现在的纯电车，单纯看电池的耐久度，比油车都强。但这些测试并不能彻底打消人们对这种车耐久性的怀疑，大家还是在各大论坛上，热烈地讨论着关于新能源车耐用度的问题。其实就算是我，这么一个老汽车媒体人，有时候心里也会有点犯愁：现在的新能源车，到底耐不耐用？我们花了比油车更多的钱买来的新能源车，真的能比油车用得更久吗？其实说白了，所有围绕着新能源车是否耐用的话题，最后都会变为对动力电池是否耐用的讨论。因为无论是何种新能源车，它的核心储能装置都是锂电池（就连在赛车上搞出了飞轮储能器的奥迪，它的量产车也是电池型），而锂电池这玩意，是先天的不具备耐久性。锂电池的工作原理，包括它的各种先天不足，如果有关注我们的技术专栏的读者们应该都知道了。简单地“复习”一遍，现行的锂电池的物理结构和工作原理诞生于一个多世纪前，这种结构是先天不稳定的，现代的人类可以通过材料科技，尽可能把锂电池的各种先天不足“按住”，但这种东西因为先天不稳定而且衰减率高，再加上在锂电池诞生的1860年代到现在的一个多世纪里，大多数时候，这种东西都是不大靠谱的，所以人们根据先入为主的印象，认为锂电池不靠谱容易坏，是很正常的。直到今时今日，其实锂电池本身也照样是先天不稳的，只不过现在的新能源车（不限于纯电和各类储能器为锂电池的混动系统），通过非常成熟的电池磨损平衡法，能在很大程度上，减少锂电池的过度磨损导致的各种化学性能不稳。所谓电池磨损平衡法，也叫电池磨损平峰，你可能看到“法”这个词下意识认为，这是一种软件程序，但实际上，这是一套软硬件结合的，非常复杂的复合型系统。这套系统直接确定着一台车的电池寿命，以及电池组产生热失控的风险大小，可以算得上是车用动力电池所有子系统中，最核心最重要的一个。所以这套系统具体是怎么运行的？首先请看这个：这玩意叫锂电池大单体，是一个长方形的，一块差不多一公斤重的玩意，每一块大单体里面布满了各种“纸片和金属片”，这玩意，就是车用动力电池最核心的部分：电芯。几百个这样的东西在电池组里密密麻麻地排列好，就组成了一块电池组的电芯组。尽管外观看着和你手里手机的那块锂电池有很大区别，但它们其实是同一种东西，结构原理都是一样的（只不过手机上的叫软包电芯，安全性不及这种带金属壳的单体电芯而已）。每一块电芯都是有充放电两种工况的，锂电池的特点是，充放电的功率越大，电子迁移率就越高，锂析晶的可能性就越高，锂析晶是一块锂电池最可怕的杀手，直接后果是内部短路，带来的就是起火或爆炸。而随着你每一次大脚油门（电门），或者每一次把商业快充的充电枪插进你的车里，这都意味着一次大功率放电或大功率充电，都会实质性地增加电芯的“磨损”。如果充放电都只针对一块电芯（例如你的手机），那所谓的磨损平衡不存在。但对于车子这种几百上千个电芯的物体来说，每一块电芯在每一次充放电工况中的充放电功率都是不一样的。例如同样是一脚油门下去，有可能电芯1-10号的放电功率要明显大于电芯11-30号，反过来，也有可能你在快充时，电芯40-50号实际充入的电能，要远远高于电芯100-200号。这就好比一个有几百上千个人的大公司里。这帮同事要合力一起干某件事，必然会出现一部分人出了力，而另一部分人在偷懒摸鱼的现象。甚至会出现在干活的那帮人里，一部分人使出浑身解数在干活，另一部分人只是随便动动敷衍了事。长此以往会发生什么？那些努力干活的人看其他人都不干活，他们必然心生怨气，最终可能会集体辞职撂挑子，而那些本来就在摸鱼的人，可能因为一帮人的突然离职，工作全都压在他们头上，而他们一时间应付不过来，导致也撂挑子不干。这就导致了这个活，最终可能干不成的同时，公司内部还会出现“内讧”。前面说的电池磨损平峰，就相当于这家公司的老板，他必须要合理安排每一个员工的工作量，不让某些员工太忙，也不能让另一些员工总是摸鱼不干活。而这位老板如何合理调整每位员工的工作量，是不是能做到尽可能的，让每个人的工作量都相同，这就是衡量电池磨损平峰算法的优劣。在2019年之前，全球大多数的这种算法是不太够看的，那是因为那个时代的“老板”们还不太懂怎么管理员工，不太清楚怎么尽可能给员工平均分配工作。所以这些老板们，其实一直都在上各种“MBA班”，（各大车企一直都在优化算法）。2019年下半年是一个转折点，在这个时间节点，包括英伟达，英特尔这些IT大佬们开始迅速入局汽车行业，同时，更多的Tier1供应商也开始涉足电池管理系统这一部分，更有能力的老板们开始变多了，再加上原来那些车企们上的“MBA课”也到了“量变到质变”的程度。2020年开始的疫情，进一步让这些车企有了更多时间去打磨自己的电池磨损算法。从2020年开始投产的新车，电池磨损算法有了非常大的改善。要说到电池磨损算法，一个“尖子生”不得不提：特斯拉。特斯拉是目前全球公认的，在电池磨损算法上做得最好的车企，没有之一。它和其他任何一家车企在这个算法上，至少有着5年的代差性优势。特斯拉是目前唯一一家能确保一台正常使用的车，在跑了40-50万公里后，电池磨损率不超过10%的车企，这不是某些车企的营销口号，是真正可以做到的。有不少第三方机构曾经拆解过一些跑了超过100万公里，还在用最原始的18650电芯的初代特斯拉Model S和X，发现它们的电芯磨损率都不超过15%。所以现阶段我们可以比较理智的说，特斯拉的车，不管是便宜的还是贵的，不管是VDA电芯、圆柱电芯还是最新的4680电芯，电池磨损是可以做到百万公里磨损在10%左右这个目标的（这也是某款日系纯电车的营销口号）。换句话说，现在的特斯拉车，开了百万公里后，基本上可以维持和新车差不多的续航和充电速度。而其他的国产纯电车们，我们目前熟悉的那些车还都不是老车，里程数也都不多，参考价值不大。但我们从一些出租车行业的业内新闻可以查到一个信息：某地在2022年中集中淘汰了一批跑了好几年，里程数在80-90万公里左右的比亚迪e5出租车（三元锂电池，NCM511），在对这些车的电池进行拆解回收时发现，这些车的电池磨损率大致在30-44%左右，其中续航较低的早期车型，磨损率明显高于续航更高的后期车型。同时2022年12月的一条新闻显示，某地出租车回收了一批强制报废的北汽EU260出租车，里程数大致都在110-140万公里，由于当地属于海洋性气候，这批车的电池磨损率在53%左右。而且电池包都出现了程度不一的盐雾腐蚀。而一些媒体也曾经在今年3月左右，针对广州的一台跑了40万公里的AION S网约车做了一次电池容量分析，显示这台出厂时间在2018年的网约车，40万公里电池磨损率11%，而且电池内阻基本没有太多增加。威马汽车曾经在2021年，针对一台跑了25万公里的，出厂于2019年11月的EX5网约车做过电池容量检测，显示这台车电池衰退率8%。考虑到我们上述举的例子全都是营运车，和私家车相比工况恶劣许多。这些车在每天高强度的运转中，在动辄二三十万公里下，电池磨损率基本上呈现出和我们之前的理论相符的事实，即在2018-19年及之后出厂的车型，电池磨损率基本可以做到至少20万公里磨损不超过10%的目标。而诞生于2018年之前，而且续航里程不足300公里的老式电车，则大多有着超过20%的磨损程度。上述是2019-2020年这个阶段的国产车的电池磨损算法的水平，到了2022-23年，我们认为国产车至少在这方面，应该是已经可以接近特斯拉的85%水准的。换句话说，最近两年出厂的国产新车，不管是纯电还是各类混动，电池基本上可以保证跑50万公里不会有太明显的衰退问题。在某种程度上，单论电池，现在的国产新能源车，耐久度上实际上已经超越了油车（油车一般发动机标定标准是20万公里不大修）了。很遗憾，答案是否定的。即便我们的文章大篇幅都在说电池的续航衰减率，但目前包括特斯拉在内的所有新能源车的电池，在5年后就会出现非常明显的电池内阻增大的问题。内阻增大不会影响电芯容量，也就是续航不会有太明显下滑，但会导致充电速度明显下降，而且还会导致电芯本身发热量暴增。换句话说，即便目前有很好的电池平衡算法，但锂电池内阻增大这个物理性衰退是无法避免的。车用电池到了5年后一定会出现明显的充电速度下降和电芯发热量增加的问题。这里会产生两个连带问题：如果你可以忍受充电速度的下降，那倒没啥影响，顶多就是你的老款新能源车，充电速度远不如新车时期了，但是发热问题才是值得重视的负面因素。这里我们有必要稍微展开一下说，大家都知道，电池组里是有散热系统的，但这里有个值得重视的问题，每一种散热系统，它都是有固定的散热容量的。每个车企乃至每款车型的散热容量标定都是不一样的，但参考标的物，一定是这块电池组在新车状态下的发热量数据，加上车企做的一些冗余量。打个比方，这块电池组新车状态，满功率的发热量是1000，车企可能会在1000这个基数基础上加上一些冗余，把散热系统的规格做到1300.但是！哪怕是车企自己，都不清楚每一块电池组，每一块电芯的内阻衰退数据，车企也只能简单地在实验室做做衰退试验，换句话说，车企自己，很可能是不清楚这款车，乃至同一款车不同批次的车型，它的电池内阻衰退是多少，在5年后，这块电池组的发热系数会变成什么样（因为这个实话说，和车主自己的用车方式也有关系，属于不可控变量）。如果出现一个情况，某块电池组在5年后，在内阻增大后，电池组发热量从新车时的1000，增加到了1600，而散热系统的规格只有1300呢？这就必然意味着，这台车在过了几年（5年是一个坎）后，有可能出现电池散热系统按不住发热的情况。至于电池过度发热可能导致什么情况，我想大家都很清楚。你会说了，那作为车企，我难道就不能设定一个非常高的散热系统数值，让电池就算衰退发热，也能hold得住吗？当然可以，但大家也必须知道，车企不是慈善家，做电池散热系统是很费成本的，在外面大打价格战的现状下，车企愿不愿意花更多成本在电池散热系统冗余量这种看不见直接收益，而且不是所有消费者都能感知得到，甚至不是所有消费者都能用得到的东西上来，还是愿意把钱堆在配置、智能等看得见收益的方面，这真的要打个问号。我们不是说没有车企会这么干，但实际上哪家车企这么干，除了这家车企本身，谁都不知道。所以现阶段的一个事实是，新能源车仍然存在一个很明显的，以5年为窗口期的“寿命决定期”。所以说白了，现在的新能源固然在某些地方，单从理论上说已经可以“吊打”油车，但在整体使用体验上看，和油车还是存在差距的。<【本文来自易车号作者玩车教授，版权归作者所有,任何形式转载请联系作者。内容仅代表作者观点，与易车无关】

飞轮（flying wheel），转动惯量很大的盘形零件，其作用如同一个能量存储器。对于四冲程发动机来说，每四个活塞行程作功一次，即只有作功行程作功，而排气、进气和压缩三个行程都要消耗功。因此曲轴对外输出的转矩呈周期性变化，曲轴转速也不稳定。为了改善这种状况，在曲轴后端装置飞轮。

增加飞轮半径，将较重的材料布置在外围，增大惰转惯量，并保证足够的刚度

目前的储能技术虽然各有优势，但也存在缺陷，目前的储能技术虽然各有优势，但也存在缺陷，化学储能容量有限，且污染环境；提水储能和空气压缩储能，投资大，且须二次转换，效能低；电子储能技术还不成熟，我觉得还可以使用固体蓄能，虽然飞轮储能属固体储能，但蓄能时间短，仅适用短时间储能，利用固体位能的变化储能，很有优势；提水储能和空气压缩储能，投资大，且须二次转换，效能低；电子储能技术还不成熟，我觉得还可以使用固体蓄能，虽然飞轮储能属固体储能，但蓄能时间短，仅适用短时间储能，利用固体位能的变化储能，很有优势。