6月30日，国内首个“飞轮储能+百万千瓦级中间二次再热火电机组联合调频”项目在华能莱芜电厂正式投运，填补了我国“飞轮储能+百万机组联合调频”技术应用的空白。

该项目采用10台单体600千瓦飞轮储能装置，与莱芜电厂百万机组联合运行，共同参与电网一次调频，飞轮储能利用响应速度快、短时大功率等优势，弥补百万机组一次调频响应能力的不足，可有效满足电网高频次调频需求，降低设备损耗和能源消耗，预计每年可减少碳排放量6万多吨。项目为国内首个室内安装的飞轮储能电站，飞轮装置布置于厂房地井内，飞轮井采用地下钢筋混凝土箱体结构，安全性能大幅提高。

什么是飞轮储能？

飞轮储能是一种物理储能方式，原理是利用高速旋转的飞轮所拥有的惯性来储存能量。充电时，飞轮电动机加速旋转，把电能转换为飞轮的机械动能并储存起来；放电时，由高速旋转的飞轮带动发电机，将机械动能转换为电能。飞轮储能就像一种可以储存电能的陀螺。

飞轮储能系统由飞轮、电动机-发电机、电力电子变换装置三个核心部分组成。其中，飞轮决定储存能量的多少，电力电子变换装置决定输入输出能量的大小。飞轮储能系统具有响应快、寿命长、温度适应性好、效率高、容量大、对环境友好等优点。

响应速度快：可达毫秒级充放电，工作转速在3000-12000转之间；寿命长：循环次数上千万次以上（化学电池理论上循环次数在6500次），寿命可达20年以上；工作温度范围宽：对温度不敏感，可靠性高。如航天卫星上，温度在±100℃之间，飞轮储能可以稳定供电；转换效率高：＞90%；其他特点：绿色环保，电量不会随随时间衰减，维护成本低。

国外飞轮储能在电网调频的应用，典型项目有美国以气电为主宾夕法尼亚州及纽约州，分别安装了20MW飞轮储能，用于电网调频。飞轮系统目前已运行超10年，从运行效果来看，一个20MW飞轮储能调频电厂，相当于火电机组调频的20倍。国内飞轮储能参与电网调频的项目，多为复合储能系统调频项目（飞轮储能+其他储能技术），以及火储联合调频项目。

比如今年4月投运的华电朔州飞轮+锂电池复合储能火力发电联合调频项目，总容量8MW，由4台飞轮装置和10组锂电池组成复合储能系统，可电网提供调频服务；中核汇能二连浩特99MW风电场内，由三台1MW飞轮与3MW/3MWh的电池储能共同构成混合储能系统，为二连浩特风电场提供一次调频服务；2021年11月宁夏灵武电力光火储耦合22MW/4.5MWh飞轮储能工程开工，在2x600MW火电机组配置22MW/4.5MWh飞轮储能进行调频，提高火电机组精准灵活性，该项目目前已投运。

飞轮储能的应用场景

飞轮储能主要应用在电网调频、轨道交通、航空航天、移动电源车保电等领域。在轨道交通领域，在地铁、高铁、氢燃料大巴刹车进站时利用飞轮储能进行制动能量回收，实现了能量的二次利用，同时可作为应急电源保证轨道交通系统安全。在移动电源车保电方面，2022北京冬奥会期间，部署了氢能源发电车，其搭载了磁悬浮飞轮设备，用于开幕式及各赛事场馆应急电源保障。

电网调频方面，调频是飞轮储能系统在电网中最主要的应用领域。在电网调频过程中，飞轮系统可随着电网的变化快速、有效地进行有功/无功补偿，平抑波动负荷，缓冲发电输出瞬变，为电网稳定性保驾护航。飞轮储能对电网调频的价值更多的是陪伴作用，目前比较常见的应用是与火电及其他机组配合进行调峰调频，作为陪伴式的辅助调节手段。

除最近开工的鼎轮能源科技 (山西) 有限公司30MW飞轮储能项目外，在部分省份发布的新型储能示范项目中，出现了百兆瓦级的飞轮储能示范项目，如河北省的河北建投新能源围场飞轮储能示范项目、国合节能设备有限公司贝肯（石家庄）井陉飞轮储能示范项目容量规模均达100MW；此外也有飞轮储能与磷酸铁锂、钠离子等的复合储能示范项目。

据CNESA数据，截至2022年底，全球已投运新型储能的累计装机规模为45.7GW，飞轮储能仅占新型储能的1.0%；中国已投运新型储能累计装机规模达到13.1GW，飞轮储能其中仅占0.1%。

相比于其他储能技术，目前飞轮储能成本仍较高，装机规模在储能市场中的占比还是很小。但材料主要是钢材和电子元器件原材料成本较低，大规模制造后成本下降；此外，设备可精确测量和控制机械损耗很小，维护成较低。

飞轮储能技术具有充放电循环次数多、指令响应快、功率精度好、能量转换效率高（可达90%）等特点，具备全生命周期费用省、无污染、设备安全可靠等显著优势。对于电网调频，飞轮储能可以说是一种陪伴式的辅助调节手段；与火电及其他机组配合进行调峰调频，与锂电池等较为成熟的新型储能技术组成复合储能系统，扩大项目容量、节约同生命周期内电化学储能电池组更换成本等，在新型电力系统中发挥价值。

国内首个“飞轮储能+百万机组联合调频”项目投运

随着我国双碳战略的快速推进，能源领域是减碳的主战场：一是用电侧持续推进电能替代，在终端能源消费环节实施以电代煤、以电代油等，到2025年电能占终端能源消费比重达到30%以上；二是发电侧可再生能源占比持续上升，风电、光伏等清洁能源装机到2030年要增加到25.7亿千瓦，占比达到67.5%。清洁能源发电的随机性、波动性、不稳定性和终端用电的多样性双重叠加，使得发电用电实时平衡，成为保障电能质量、维护系统安全的必要条件。

在新型电力系统下，储能是支撑高比例可再生能源接入和消纳的关键技术手段，在提升电力系统灵活性和保障电网安全稳定等方面具有独特优势。近年来国家对储能行业给予高度重视，并积极引导、支持其发展，相继出台有关利好政策。

2022年国家发展改革委、国家能源局发布《“十四五”新型储能发展实施方案》：到2025年，新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段、具备大规模商业化应用条件；到2030年，新型储能全面市场化发展。国家正在加快构建新型储能市场发展的政策体制，推动形成技术、市场和机制多轮驱动的局面。

飞轮储能是国家重点支持的新型储能，利用电能驱动飞轮高速旋转，将电能转换为机械能，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（即所谓的飞轮放电）的一种储能方式。具有可大功率频繁充放电 、可高频次调用、能量转换效率高、可精准测量和控制充放电、寿命20年以上、可适应高低温环境、环保、几乎0运维等优势。基于飞轮储能的特点，可以应用在新型电力系统的源网侧+用户侧调频等多个场景，有效提升以火电为主的电力系统整体调频能力，保证电力系统频率稳定，改善电力系统的运行效率，提升电网运行的可靠性及安全性。

华能莱芜电厂6号机组为1030MW超超临界二次再热发电机组，由于机组自身特性的制约，其快速变负荷能力不足。飞轮储能与火电机组联合运行，可以有效消除大型火电机组因功率波动而造成的设备安全稳定运行负面影响，降低度电煤耗，节能减碳，通过飞轮储能的短时大功率优势与火电机组的长时电量优势向结合，为电网消纳更多的风电、光伏发电起到重要的平衡器、稳定器的作用。

项目采用 10台单体600千瓦飞轮储能装置，与莱芜电厂百万机组联合运行，共同参与电网一次调频，飞轮储能利用响应速度快、短时大功率等优势，弥补百万机组一次调频响应能力的不足，可有效满足电网高频次调频需求，降低设备损耗和能源消耗，预计每年可减少碳排放量6万多吨。

项目为国内首个室内安装的飞轮储能电站，飞轮装置布置于厂房地井内，飞轮井采用地下钢筋混凝土箱体结构，安全性能大幅提高。

文章来源： 投基吸铁石，光明网，锂电百科