航母上的飛輪儲能，電力、交通也在用
在航空母艦中，為了在一瞬間將飛機彈射出去，彈射裝置需要非常高的功率，即使是核動力航母所能提供的發(fā)電功率也都遠遠不夠。因此，航母中必須事先儲存好能量，等到飛機彈射需要時才能在短時間內(nèi)釋放出足夠的動能以供使用。飛輪儲能很好地解決了這一問題。
飛輪儲能，簡單來說就是先利用電能驅(qū)動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為飛輪中的動能儲存起來。然后再在需要的時候釋放飛輪，利用飛輪的慣性拖動電機發(fā)電，將儲存起來的動能再轉(zhuǎn)化為電能輸出。與蒸汽彈射技術(shù)通過蒸汽機推動滑塊相比，飛輪儲能能量利用效率更高、啟動時間更快，有了飛輪儲能提前儲存電能，艦載機可以在需要時快速升空。
迄今為止，能夠通過飛輪儲能實現(xiàn)將電磁彈射技術(shù)應(yīng)用在航空母艦上的，就只有我國的福建艦和美國最新的福特級航母。
20世紀60—70年代，飛輪儲能最先在美國衛(wèi)星的蓄能電池上得到了應(yīng)用，此后主要應(yīng)用于航空航天和軍事領(lǐng)域。近年來，飛輪儲能技術(shù)逐步民用化，開始在電力、交通領(lǐng)域中有所應(yīng)用。
由于具有功率高、響應(yīng)速度快和使用壽命長等特點，飛輪儲能日益受到電力系統(tǒng)的青睞。與核電站、火電站等相比，飛輪儲能在調(diào)頻領(lǐng)域優(yōu)勢尤其明顯。此外，不同于電池這類電化學儲能方式，飛輪儲能屬于機械儲能，對環(huán)境基本無害。
目前，國家能源集團在寧夏開展了首批“飛輪儲能-火電聯(lián)合調(diào)頻”示范建設(shè)。其中，國家能源集團寧夏電力靈武公司光火儲耦合22兆瓦/4.5兆瓦時飛輪儲能工程是國內(nèi)第一個全容量“飛輪儲能-火電聯(lián)合調(diào)頻”工程，也是全球飛輪儲能單體功率最大、總儲能最多的工程項目，力爭突破500千瓦級大功率飛輪單體的技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)大功率飛輪單體工程建設(shè)。項目預(yù)計在2022年內(nèi)建成投入使用。
在城市軌道交通領(lǐng)域，具備大功率快速充放電能力的飛輪儲能可以起到很好的節(jié)能效果。飛輪儲能裝置可以將列車進站剎車時所產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為動能儲存，當列車再次啟動，飛輪儲能再將動能轉(zhuǎn)化為電能輸出，實現(xiàn)再生制動能量的回收和利用，從而達到節(jié)能的目的。據(jù)統(tǒng)計，軌道交通列車制動產(chǎn)生的能量，可達到牽引系統(tǒng)耗能的20%—40%。
2019年7月8日，兆瓦級飛輪儲能技術(shù)在北京地鐵房山線廣陽城站首次實現(xiàn)商用。據(jù)介紹，在飛輪儲能系統(tǒng)投入使用后，該車站一年可節(jié)省約50萬度電。2022年4月11日，2臺1兆瓦飛輪儲能裝置在青島地鐵3號線萬年泉路站完成安裝調(diào)試，并順利并網(wǎng)應(yīng)用，該裝置是我國軌道交通行業(yè)首臺具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的兆瓦級飛輪儲能裝置。
目前在全球范圍內(nèi)，飛輪儲能行業(yè)尚處于發(fā)展初期。中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會發(fā)布的《2022儲能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究報告》顯示，2021年全球飛輪儲能裝機功率967.5MW，僅占全球儲能市場0.47%。其中，中國包含壓縮空氣和飛輪儲能在內(nèi)的其它儲能技術(shù)裝機功率約為173.8MW，僅占中國儲能市場0.4%。
隨著新能源的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)波動性加劇，飛輪儲能的快速響應(yīng)能力愈來愈受到電網(wǎng)和能源企業(yè)的關(guān)注，再加上政府對節(jié)能環(huán)保越來越重視，相信未來我國將會有更多的飛輪儲能項目面世。
