摘 要：文章主要介紹了工業(yè)化貯能的三種主要技術(shù)，即：電磁貯能、化學(xué)貯能和物理貯能。從六個方面比較了工業(yè)化儲能的技術(shù)特征，對典型的儲能方式進行了比較。分析了飛輪儲能的技術(shù)優(yōu)勢，給出了飛輪儲能的應(yīng)用領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：工業(yè)貯能；飛輪儲能；電磁能；電化學(xué)能

1 貯能技術(shù)分類及特性

⑴電磁貯能。電磁貯能按照介質(zhì)不同可以分為兩類：超導(dǎo)材料和電容器貯能，即分別應(yīng)用這兩種材質(zhì)存儲磁場能，輸送功率的時候不需要任何形式能量的轉(zhuǎn)換，具有功率大、變換效率高、響應(yīng)時間短等優(yōu)勢，能夠很好地提升電力網(wǎng)絡(luò)的輸出電能質(zhì)量、削弱輸出功率波動。

⑵電化學(xué)貯能。主要包括：1）鈉硫電池；2）鋰離子電池；3）鉛酸電池；4）液流釩電池；電化學(xué)的存儲介質(zhì)是常溫中性的，流動性好有利于散熱，便于實時監(jiān)控充放電狀態(tài)。但作為大型貯能技術(shù)的第一選擇來講還是十分現(xiàn)實的。

⑶物理貯能。物理貯能是在材料組成不變的基礎(chǔ)上，應(yīng)用物理設(shè)備將一種能量轉(zhuǎn)換為另一種不同種類的能量，并在能量緊缺時將存儲的能量釋放的一種貯能技術(shù)。目前，主要的物理貯能方式有以下幾類：1）壓縮空氣貯能；2）抽水貯能；3）飛輪貯能。

2 工業(yè)貯能的技術(shù)特性

各類貯能技術(shù)的貯能容量、模塊化程度、使用壽命、充電時間、地點要求、建設(shè)時間以及開發(fā)程度都不一樣，導(dǎo)致儲存原理也不一樣，所以對其特性的分析顯得極其必要。貯能技術(shù)的特征主要歸為下面六點：

⑴能量轉(zhuǎn)換率。只有較高能量轉(zhuǎn)換率才能保證系統(tǒng)處于高效運行狀態(tài)。

⑵儲存容量。一般來講，儲存容量通常比實際輸出能量要大一些。

⑶自放電效率。自放電效率，其與周圍環(huán)境、材質(zhì)、空間設(shè)計等因素有關(guān)。例如，陽極的高溫易分解性影響自放電效率，一次性電池比充電電池自放電效率高一些。

⑷功率密度與能量密度。我們通常將貯能系統(tǒng)分成兩種類型：功率型和能量型，而這兩種類型能夠相互補充，各有優(yōu)勢。

⑸使用壽命。自動控制水平和維護服務(wù)水平將直接決定其循環(huán)工作周期的長短。前者如果不能達到最佳的工作狀態(tài)，將會進一步減少其循環(huán)工作周期。

⑹放電時間。放電時間即系統(tǒng)最大功率運行時能量的持續(xù)釋放時間，與系統(tǒng)功率是否恒定、工作情況和系統(tǒng)容量等條件有關(guān)。

不同貯能技術(shù)的比較見表1中。

3 飛輪貯能的優(yōu)勢

（1）相比于化學(xué)電池，飛輪貯能機構(gòu)能夠通過控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的方法來避免過充電的情況發(fā)生，并且沒有自放電的情況，從而其循環(huán)工作周期較長。（2）飛輪貯能機構(gòu)充放電過程所耗費的時間都不長，通常以秒計算，儲電容量很容易地通過讀取轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的數(shù)值而計算得到。（3）飛輪貯能機構(gòu)的維護量極少，使用壽命完全決定于電子元件的壽命。通常來講，壽命為幾萬次的深度充放電過程或20年左右。（4）飛輪貯能技術(shù)的輸出跟隨和自動化控制性能良好。（5）飛輪貯能機構(gòu)基本不受溫度的影響，低溫或高溫均能正常工作。（6）飛輪貯能機構(gòu)對建設(shè)地點無任何要求。

4 飛輪貯能機構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域

飛輪貯能技術(shù)的上述優(yōu)點決定了其在不同領(lǐng)域都有廣闊的發(fā)展前景，例如交通、供電和信息領(lǐng)域等等。飛輪貯能技術(shù)主要應(yīng)用在以下各個領(lǐng)域中：

⑴交通領(lǐng)域中的應(yīng)用。飛輪貯能技術(shù)可以應(yīng)用在汽車、火車等交通工具中，通過電力電子裝置將剎車時產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為高速旋轉(zhuǎn)飛輪轉(zhuǎn)子的機械能并貯存，當加速或上坡時，機械能反向轉(zhuǎn)換為動力供交通工具使用。

⑵航天領(lǐng)域中的應(yīng)用。目前，大多數(shù)航天工具的供電系統(tǒng)都是由化學(xué)電池與太陽能組成的綜合供電系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在充電時間長和放電深度難以測量等約束問題，而飛輪貯能技術(shù)能夠完美的解決上述問題，還可以通過姿態(tài)控制的方法來減輕航天工具的負重，大大降低了航天工具的運行和維護成本。

⑶電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。1）電力調(diào)峰。當前經(jīng)濟的快速發(fā)展使得發(fā)電量的增速遠遠低于電力需求的增速，從而引起負荷峰谷差距增大，導(dǎo)致電力調(diào)峰問題日益嚴重。飛輪貯能技術(shù)對地理環(huán)境無任何要求，充放電時間短且不會對環(huán)境造成任何污染，雖然貯能容量相對較小，但作為一種輔助調(diào)峰手段是非常合適的。2）風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)速并不是持續(xù)不變的，也不是有規(guī)律可循的，因此棄風(fēng)現(xiàn)象十分嚴重。為了達到分時段發(fā)電、穩(wěn)定機組輸出功率、增大機組功率因數(shù)和降低機組損耗的目的，必須以貯能系統(tǒng)為依托。飛輪貯能機構(gòu)剛好可以滿足這種要求，其能夠大幅度提升機組的功率因數(shù)。當機組捕獲風(fēng)能而產(chǎn)生的電能超過用戶需求量時，需求以外的電能則反饋回與飛輪相連的機組，促使其極速轉(zhuǎn)動并帶動飛輪轉(zhuǎn)動，變換成機械能貯存；而當機組捕獲風(fēng)能而產(chǎn)生的電能少于用戶需求量時，飛輪轉(zhuǎn)子減速，同時變換機械能為電能供給負荷。