近日，國內(nèi)首臺(tái)兆瓦級(jí)的飛輪儲(chǔ)能裝置在青島地鐵3號(hào)線投入使用，讓人不禁表示疑惑：“地鐵上還能使用儲(chǔ)能？”
地鐵儲(chǔ)能，是在地鐵進(jìn)站剎車的時(shí)候，回收能量，并把這部分能量?jī)?chǔ)存在一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的飛輪裝置上，等到地鐵列車要出站啟動(dòng)的時(shí)候，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)會(huì)把能量再輸出到地鐵上。
城市的軌道交通，比如地鐵，車站間的距離不長(zhǎng)，列車剎車、啟動(dòng)的次數(shù)相對(duì)比較頻繁，列車在制動(dòng)過程中產(chǎn)生的能量，往往就被浪費(fèi)掉了。若這部分能源可以回收利用，軌道交通列車制動(dòng)產(chǎn)生的能量，可達(dá)到牽引系統(tǒng)耗能的20%-40%，降低軌道交通的運(yùn)營能耗。
有人問：“什么是飛輪儲(chǔ)能？聽起來很神奇！”
飛輪儲(chǔ)能是一種機(jī)械儲(chǔ)能方式，利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電能和動(dòng)能的雙向轉(zhuǎn)換，能達(dá)到毫秒級(jí)的快速響應(yīng)。
地鐵列車通過直流母排提供直流電，直流母排相當(dāng)于地鐵的電源，飛輪系統(tǒng)與直流母排相關(guān)。列車進(jìn)站時(shí)，母排的電壓升高，為飛輪系統(tǒng)提供電能，飛輪系統(tǒng)吸收能量，將電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能儲(chǔ)存起來，轉(zhuǎn)速高達(dá)每分鐘20000轉(zhuǎn)。列車啟動(dòng)時(shí)，母排電壓下降，飛輪系統(tǒng)釋放能量，把動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，反饋到母排中，供列車使用。
由于飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)自身有一定的重量，為了減輕列車的負(fù)擔(dān)，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)會(huì)被制成模塊化產(chǎn)品，安裝在各個(gè)地鐵站點(diǎn)。通常情況下，一個(gè)地鐵站點(diǎn)需要配備1-2套飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)。
地鐵進(jìn)站制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生能量損耗，而“飛輪”就像是一個(gè)節(jié)能系統(tǒng)，將原先被損耗的能源回收起來，又再次反饋到列車中，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
如果按照三五分鐘一趟地鐵來計(jì)算，每一輛地鐵可節(jié)約3-4度電，一天下來可以節(jié)約500-600度電。保守估計(jì)，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)可以幫助一個(gè)地鐵站點(diǎn)一年大約節(jié)約50萬度電。
有人關(guān)心：“使用壽命呢？”
飛輪裝置依靠機(jī)械裝置進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，使用壽命長(zhǎng)。理論上，飛輪本身可以無限使用，但其中的電子軸承、電力電子器件需要定期維護(hù)和更換。電力電子器件使用10年左右要對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，而電子軸承在好的情況下可以正常運(yùn)行20年至30年。
飛輪儲(chǔ)能是一種高功率密度、高可靠性、長(zhǎng)壽命、環(huán)境友好的儲(chǔ)能技術(shù)，除應(yīng)用于軌道交通領(lǐng)域外，還可應(yīng)用于電力能源、石油化工和船舶等行業(yè)。在某些需要瞬間提供巨大能量的場(chǎng)合，普通電網(wǎng)無法承受，就需要借助飛輪儲(chǔ)能裝置將能量一次性釋放出來。
根據(jù)中國能源研究會(huì)儲(chǔ)能專委會(huì)數(shù)據(jù)，截止至2021年底，全球飛輪儲(chǔ)能在儲(chǔ)能裝機(jī)中占比僅0.22%，未來發(fā)展空間巨大。
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