航天科技八院控制所磁悬浮储能飞轮技术研发记

文章来源:中国航天报 发布时间:2017-07-19

日前,在首届指挥与控制学会科学技术奖颁奖典礼上,航天科技集团八院控制所“300千伏安磁悬浮飞轮储能系统”喜获指挥与控制学会科学技术进步奖三等奖。

“我们要做的就是让航天领域的飞轮技术落地生根。”团队代表吕奇超捧起奖杯说道。

在航天领域,飞轮是卫星实现高精度姿态控制的核心单机。“这些应用都是依靠高速旋转的飞轮惯性来实现的。”团队负责人李延宝介绍道。

储能飞轮的构造和工作状态与卫星飞轮基本一致,所不同的是,卫星飞轮通过高速旋转时的角动量交换实现卫星的姿态调整,而储能飞轮则是将电能转化成飞轮的动能存储起来,待需要用电时,再利用飞轮带动发电机实现发电。

作为已在空间飞轮技术领域深耕多年的研究所,控制所对于将飞轮技术转化民用志在必得。

“控制所拥有一系列飞轮产品,掌握有自主产权的高速电机驱动、主动磁悬浮支承、真空密封等核心技术,且已具备完备的质量管控体系。在这一领域,有着先天优势。”该所所长刘付成说道。

通过将已有的成熟卫星飞轮技术进行应用转化,并结合数年来对磁浮轴承技术的研究,研制团队正在努力攻克一系列关键技术。通过演示系统的研制,磁悬浮飞轮储能系统研究已取得阶段性成果。

与蓄电池等化学储能方式相比,飞轮储能是一种高效、环保的新型物理储能方式。

据介绍,飞轮储能密度高,瞬时功率大,可在短时间内可以输出更大的能量;无过充电、过放电问题,飞轮不会因过放或过充,而受到损害;容易测量放电深度和剩余“电量”,充电时间较短,一般在几分钟内就可将电池充满;能量转换效率高达85%~95%。

“此外,我们采用的磁悬浮技术将系统中的机械磨损大大减少,因此系统使用寿命主要取决于电子元器件的寿命,一般可长达20年左右。”负责结构设计的李结冻说道。

正因有着这些突出优点,飞轮储能已开始越来越广泛地应用于国外许多行业中。

如全球最大的搜索引擎和最大的软件企业的云计算中心以及VISA、3M等国际知名公司在新建的数据中心中均采用飞轮作为不间断电源,避免突然停电带来的麻烦和损失;法国阿尔斯通公司研制的飞轮储能能量循环系统已应用于鹿特丹城市轨道交通系统中。

目前,控制所已完成300千瓦磁悬浮飞轮UPS演示系统的研制,并与目标市场用户进行了深入接洽。此外,该所与用户签订了有轨电车储能系统应用开发合作协议,并就20兆瓦飞轮储能调频电站项目,与用户开展了对接与应用论证。

“虽然飞轮储能技术在国外已有成熟应用,但在国内市场还仅仅处于起步阶段,潜力巨大。对我们来说,这是挑战,更是机遇。我们有信心做国内这一领域的拓荒者。”刘付成说。(李柏杨)