储能界有两大得力助手,一个叫飞轮,另一个是超导磁。

储能界有两大得力助手,一个叫飞轮,另一个是超导磁。这俩东西就像两把钥匙,一起把新世界的大门给打开了。飞轮呢,最早的它是靠转动来存电的。比起抽水和压缩空气储能这种大家伙,飞轮低调多了。你没见它有什么泵站,也没什么巨型储罐,只有一个飞快转的轮子和一台双向电机。电机一拉,飞轮就转起来,电能就变成了动能存进去。相反,要是要放电,飞轮又带着发电机转一圈,动能再变回电力。这种转化过程几秒钟就能搞定。计算一下能量公式你就明白了:质量乘以转速的平方。所以说想要多存点电,最实际的方法就是让转子再快点。 飞轮里面还有两大派别:接触式轴承和磁悬浮轴承。接触式的靠油膜支撑,比较适合电网调频和短时高峰填谷这种事儿;磁悬浮的则靠电磁力悬浮,结构更紧凑、效率更高,常见于小型电池和UPS里。不过它也有个缺点就是自放电比较厉害,能量型的用起来价格太贵。好在一旦规模做大、价格降下来,它在工业、交通、航天甚至军事领域都能秒变超级快充站。现在全球的飞轮项目大都在欧美那边跑通了商业化调频的项目;国内的电力级飞轮大多还在实验室里转圈测试呢。 再看看超导磁储能。如果说飞轮是旋转的电池,超导磁就是静止的发电机了。它的魔法在于把电能变成电流、磁场和电磁能一步到位,速度以毫秒计;电网一断它就能立刻反哺电力。这种转换速度之快简直像是一位随时待命的“秒回侠”。超导材料把电阻降到几乎为零,电流在环路里永远不会停,磁场也就持续在线了。虽说能量密度不高,但它能在几秒钟内完成充放。配合整流逆变器它既能当稳定器又能当缓冲垫。 这种技术好处很多:功率密度大、响应速度快、转换效率逼近100%,寿命还特别长。但是缺点也很明显:维护复杂而且费用高昂。超导材料贵得离谱就像是黄金一样,低温制冷的能耗又惊人得很。能量密度只能维持几十秒到几分钟不等。国内这方面由清华大学和华中科技大学牵头研究呢。 2011年美国就有了商业化调频项目跑通电价了;国内电力级飞轮大多还在实验室跑圈测试呢。美国那边商业化调频项目已经跑通电价了;国内电力级飞轮大多还在实验室跑圈测试着呢。 把这两种技术路线合在一起看呢?它们并不是互相竞争的关系,而是互补的关系。飞轮胜在大功率、长寿命、还能随时监视使用情况;适合调频、制动回收和卫星姿态控制这些事儿。超导磁胜在秒级响应、几乎没有损耗还有高功率;专精电网稳定和电能质量这些方面。 一个主打时间轴,一个主攻空间轴。如果能结合电网需求场景灵活搭配起来用的话,储能系统就能既跑得快又跑得远。 未来十年随着材料成本下降、制造工艺突破还有政策和电价机制的完善起来之后呢?飞轮与超导磁或许会像当年的光伏与风电那样——从实验室走向千家万户。 2011年全球首座630 kVA超导磁储能变电站就在白银投运了;为高新区企业提供了毫秒级电压支撑还显著提升了供电可靠性和电能质量呢!