高压直流联合飞轮储能系统应用初探.pdfVIP

合｝林明，李彤。赵晓峰，李为，薛田

Ｇｅｎｅｒａｌ｝高压直流联合飞轮储能系统应用初探

飞轮存储能量的表达式为２联合系统节能减排、社会与经济效益分析

Ｅ＝丁ｏ）２（１）

２．１节约能源

式中：２．１．１高压直流供电系统与传统ＵＰＳ系统的比较

，Ｉ——飞轮绕旋转轴的转动惯量首先，高压直流供电系统与传统ＵＰＳ交流系统相

由于现代飞轮储能系统综合了先进的复合材料转比，二者白昼效率几乎相当（约９２％），高压直流系统夜

子、磁轴承、高速电机及功率电子技术，从而极大地提间效率约９２％，而ＵＰＳ系统会降至约８２％，故全天节电

高了性能。２０００年前后，以美国为代表的现代飞轮储比约５％；其次，处于备用状态下的单台ＵＰＳ系统，会有

能商业化产品已开始推广，设备得到了逐步应用。如约２％的自耗损失，即折算给高压直流单机节电率约

ＡｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒ公司１００～２０００ｋＷｌｅａｎＳｏｕｒｃｅ系列ＵＰＳ２％；再者，Ｉ类高压直流系统的功率因数为９９％，ＵＰＳ

系统已用于精密电子生产企业、信息数据中心及网络系统的功率因数一般为９０％，单机对电网的无功损耗

通信系统等，满足了高级用户高质量供电需求。目前，节电率为９９％－９０％＝９％。

全球至少有３０００套基于飞轮储能的大功率绿色电源综上所述，单机高压直流供电系统相对于ＵＰＳ单

已安全运行了上千万小时］。机的节电率为１６％，２４０Ｖ／２００Ａ高压直流系统单机年

１．２．２与传统化学储能的比较节电为２４０×２００×２４×３６５×１６％＝６．７３ｘ１０４（ｋＷｈ），节能

１．２．２．１与传统铅酸蓄电池可靠性的比较效果显著。

据统计，ＵＰＳ系统电源７０％的故障是由蓄电池引２．１．２飞轮储能系统与传统铅酸蓄电池储能的比较

起的；发电机是靠蓄电池提供启动电流启动的，而传统铅酸电池有自损，８００Ａｈ电池的自损电流约

９０％的启动失败也是由蓄电池引起的。蓄电池已成４Ａ，年自损耗电为（３８４ｘ４／１ｏｏｏ）ｘ２４ｘ３６５￣１．３５×１０

为传统ＵＰＳ系统最不可靠的三大原因之一＿。６传统（ｋｗｈ）。其次，铅酸蓄电池对环境温度要求较高，该电

铅酸蓄电池是由许多单体电池串联而达电压等级池组的空调按４ｋＷ显冷量设置，空调能效比为２．５，为

的。串联系统的可靠性是各组件可靠性的连乘结果，蓄电池组配置的空调耗电为（４ｋＷ／２．５）ｘ２４ｈ／天ｘ３６５

低于单个组件可靠性。而飞轮储能设备的串联级数天１．４ｘ１０４ｋｗｈ。而飞轮储能系统年摩擦耗电（单台

很少，平均无故障时间在１７５２００ｈ以上，可靠性远高自损为３Ａ）为（２２０×３×２／０００）１×２４×３６５￣１．１５×１０

于铅酸电池组。（ｋＷｈ）。综上所述，单台飞轮储能系统每年可省电

１．２．２．２与传统铅酸蓄电池安全性的比较１．６ｘ１０（ｋｗｈ），节能效果明显。

首先，传统铅酸蓄电池的使用寿命仅为５—６年，２．２减少排放

而飞轮储能设备的使用寿命可达２０年。铅酸电池的２．２．１高压直流供电系统与传统ＵＰＳ系统的比较

放电能力