飛輪儲(chǔ)能和超導(dǎo)線圈儲(chǔ)能
1. 飛輪儲(chǔ)能(Flywheel Energy Storage System, FESS)
飛輪儲(chǔ)能也稱為飛輪電池，其原理是由電能驅(qū)動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，電能轉(zhuǎn)變?yōu)轱w輪動(dòng)能而儲(chǔ)存；當(dāng)需要電能時(shí)飛輪減速，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將飛輪動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能能。在這個(gè)過程中，飛輪的加速和減速實(shí)現(xiàn)了充電和放電。采變速恒頻的電力電子技術(shù)，可保持輸出電能的頻率不變。同時(shí)，飛輪機(jī)組可以制成單元型，根據(jù)需要組合成更大功率的裝置，并安裝在負(fù)荷附近，這樣既可根據(jù)需要逐步擴(kuò)展，又可避免輸電損失。20世紀(jì)90年代，利用飛輪儲(chǔ)能裝置實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷的研究義又出現(xiàn)高潮，這主要得益于三個(gè)方面的技術(shù)進(jìn)展：①高溫超導(dǎo)在磁懸浮方面的突破，使磁懸浮軸承成為可能，這為消除軸承的摩擦損耗開辟了道路，同時(shí)也為把飛輪密封在真空容器內(nèi)以消除受氣阻力提供了可能性，兩者都在消除飛輪長(zhǎng)日寸間運(yùn)轉(zhuǎn)的損耗方面起到了關(guān)鍵作用。②高強(qiáng)度材料的出現(xiàn)，可以使飛輪有更高的轉(zhuǎn)速，從而讓飛輪儲(chǔ)存更多的能量。③電力電子技術(shù)的進(jìn)步，使得電能轉(zhuǎn)換和頻率控制技術(shù)能夠充分滿足電力系統(tǒng)的要求。當(dāng)然，要把飛輪儲(chǔ)能真正用于電力系統(tǒng)，還有許多安全性、經(jīng)濟(jì)性問題需要進(jìn)一步解決。
2. 超導(dǎo)線圈儲(chǔ)能(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES)
超導(dǎo)線圈儲(chǔ)能也稱為磁場(chǎng)儲(chǔ)能。磁場(chǎng)儲(chǔ)能發(fā)揮其作用得益于超導(dǎo)線圈，它通過快速、高效的換流器與電力系統(tǒng)漣接。由于超導(dǎo)手線圈在運(yùn)行時(shí)沒有電阻，因此它的儲(chǔ)能效率很高。同時(shí)它的電流密度遠(yuǎn)高乏于常規(guī)線圈，可以做到很高的儲(chǔ)能密度。另外，其響應(yīng)時(shí)間只受控制回路的時(shí)間常數(shù)和換流器開關(guān)時(shí)間限制，因而響應(yīng)速度很決，適合在電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程下使用。這種儲(chǔ)能方式的缺點(diǎn)是需要深冷設(shè)備，即使是高溫超導(dǎo)線圈也要在液氮溫度下運(yùn)行。目前在超導(dǎo)線圈儲(chǔ)能的實(shí)用化技術(shù)方面仍存在一定困難，需要在成本、高溫超導(dǎo)線材( HTS)、變流器、控制策略、降低損耗、提高穩(wěn)定性和失超保護(hù)技術(shù)等方面展開研究。
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