飛輪儲能為什么不大力發(fā)展

　　飛輪儲能技術主要結構和運行方法已經(jīng)基本明確，目前主要正處于廣泛的實驗階段，小型樣機已經(jīng)研制成功并有應用于實際的例子，目前正向發(fā)展大型機的趨勢發(fā)展，但是卻有非常多的難點，主要集中在以下幾個方面。

　?。?）轉(zhuǎn)子的設計：轉(zhuǎn)子動力學，輪轂一轉(zhuǎn)緣邊界連接，強度的優(yōu)化，蠕變壽命；

　?。?）磁軸承：低功耗，動力設計，高轉(zhuǎn)速，長壽命；

　?。?）功率電子電路：高效率，高可靠性，低功耗電動/發(fā)電機；

　?。?）安全及保護特性：不可預期動量傳遞，防止轉(zhuǎn)子爆炸可能性，安全輕型保護殼設計；

　?。?）機械備份軸承：磁軸承失效時支撐轉(zhuǎn)子。飛輪儲能系統(tǒng)優(yōu)勢突出，應用廣泛，隨著技術的成熟和價格的降低，將會是儲能領域的一項新的革命。我國在飛輪技術上與發(fā)達國家差距很大，國家應對這一技術加以重視，加大資金和技術的投入，使這項技術早日走向市場化、商品化。

　　國內(nèi)外飛輪儲能系統(tǒng)研究的現(xiàn)狀、發(fā)展及未來

　　飛輪電池是90年代提出的新概念電池，它突破了化學電池的局限，用物理方法實現(xiàn)儲能，由于是電能和機械能的相互轉(zhuǎn)化，不會造成污染。 飛輪儲能電池最初只是想將其應用在電動汽車上，但限于當時的技術水平，并沒有得到發(fā)展。直到上世紀90年代由于電路拓撲思想的發(fā)展，碳纖維材料的廣泛應用，以及全世界范圍對污染的重視，這種新型電池又得到了高速發(fā)展，并且伴隨著磁軸承技術的發(fā)展，這種電池顯示出更加廣闊的應用前景，現(xiàn)正迅速地從實驗室走向社會。

　　縱觀歐美國家的現(xiàn)狀，在汽車行業(yè)中，美國飛輪系統(tǒng)公司（AFS）就生產(chǎn)出了以克萊斯勒LHS轎車為原形的飛輪電池轎車AFS20;在火車方面，德國西門子公司已研制出長1.5m，寬0.75m的飛輪電池，可提供3MW的功率，同時，可儲存30%的剎車能;在軍用設備上，美國已經(jīng)開始嘗試使用飛輪裝置，尤其是大型混能牽引機車上，美國國防部預測未來的戰(zhàn)斗車輛在通信、武器和防護系統(tǒng)等方面都廣泛需要電能，飛輪電池由于其快速的充放電，獨立而穩(wěn)定的能量輸出，重量輕，能使車輛工作處于最優(yōu)狀態(tài)，減少車輛的噪聲（戰(zhàn)斗中非常重要），提高車輛的加速性能等優(yōu)點，已成為美國軍方首要考慮的儲能裝置;在太空方面，由于飛輪儲能裝置的儲能密度很大，并且隨著材料學和磁懸浮軸承技術的不斷發(fā)展，在衛(wèi)星上使用的飛輪儲能裝置甚至小到可以裝進衛(wèi)星壁中，而且飛輪儲能裝置運行的時候損耗很小，基本上不用維護，這就使得飛輪技術不斷應用于衛(wèi)星裝置和太空空間站的太陽能儲能電池中作為它們的能量供應中心來使用，同時飛輪還可以用于衛(wèi)星的姿態(tài)控制中。根據(jù)市場研究公司Research and Markets最新發(fā)布的報告，從2010年到2014年，全球飛輪儲能市場的年復合增長率將達到12%。不過，國內(nèi)飛輪儲能市場開始發(fā)力也只有3、4年時間。美國、德國、日本等發(fā)達國家對飛輪儲能技術的開發(fā)和應用比較多。歐洲的法國國家科研中心、德國的物理高技術研究所、意大利的SISE均正開展高溫超導磁懸浮軸承的飛輪儲能系統(tǒng)研究。飛輪儲能的研究主要著力于研發(fā)提高能量密度的復合材料技術和超導磁懸浮技術。其中超導磁懸浮是降低損耗的主要方法，而復合材料能夠提高儲能密度，降低系統(tǒng)體積和重量。2014年9月16日國內(nèi)第一臺飛輪200千瓦工業(yè)化磁飛輪調(diào)試成功，各項實驗測試指標均達良好，飛輪運行正常，性能安全可靠。專家評價，這項具有完全知識產(chǎn)權的儲能技術和產(chǎn)品填補了國內(nèi)科技和市場的空白。

　　目前已有機構在積極開發(fā)混合電動車（HEV）用的飛輪電池系統(tǒng)。其主要作用：A）穩(wěn)定主動力源的功率輸出。在混合動力汽車起步、爬坡和加速時，飛輪電池能夠快速、大能量的放電，為主動力源提供輔助動力，并減少主動力源的動力輸出損耗。B）提高能量回收的效率。在混合動力電動汽車下坡、滑行和制動時，飛輪電池能夠快速、大量的存儲動能，充電速度不受“活性物質(zhì)”化學反應速度的影響，可提高再生制動時能量回收的效率。飛輪儲能用于HEV，存在的主要問題是如何盡可能減輕飛輪的陀螺效應以及提高飛輪的工作效率。對應同等級別的汽車，安裝飛輪儲能系統(tǒng)后，可以采用相對小的發(fā)動機來提供動力，實現(xiàn)節(jié)能和減排的目的。最近國家工業(yè)和信息化部發(fā)布《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準入管理規(guī)則》時，特別將高效儲能器作為解決新能源途徑之一寫入了規(guī)則，作為高效儲能器的代表，飛輪儲能在汽車上應用有著巨大潛力。據(jù)稱，飛輪電池比能呈可達150W h/kg，比功率達5000-10000W/kg，使用壽命長達25年，可供電動汽車行駛500萬公里。

　　飛輪儲能技術看似很神秘，其實與人們生活密切相關，比如地鐵列車進出站時的能量轉(zhuǎn)換，列車進站剎車時將多余能量輸入飛輪，列車出站提速時需要能量，飛輪將能量輸出，這個系統(tǒng)可為地鐵節(jié)省20%左右的能量消耗。飛輪技術在我國仍處在研發(fā)階段，而國際發(fā)達國家已有幾十年的發(fā)展歷史，在諸多領域獲得應用，如F1賽車能量回收、軌道牽引能量回收、微電網(wǎng)調(diào)壓及并網(wǎng)，超低溫余熱回收利用、應急UPS電源、高速離心風機等。