使用化学电池的电动汽车目前已试验过几十年，但至今尚末进入实用阶段。太阳能、风能、潮夕能、海浪能，都存在储存问题，目前主要靠化学电池，但受到化学蓄电池寿命及效率的制约，至今尚不能广泛应用。
以上诸多问题，促使人们寻求一种效率高、寿命长、储能多、使用方便，而且无污染的绿色储能装置。出乎意料，古老的“飞轮”变成了首选对象。
以上诸多问题，促使人们寻求一种效率高、寿命长、储能多、使用方便，而且无污染的绿色储能装置。出乎意料，古老的“飞轮”变成了首选对象。
飞轮电池吧 关注：53贴子：91
- 3回复贴，共1页
“飞轮”这一储能元件，已被人们利用了数千年，从古老的纺车，到工业革命时的蒸汽机，以往主要是利用它的惯性来均衡转速和闯过“死点”，由于它们的工作周期都很短，每旋转一周时间不足一秒钟，在这样短的时间内，飞轮的能耗是可以忽略的。
现在想利用飞轮来均衡周期长达12～24小时的能量，飞轮本身的能耗就变得非常突出了。能耗主要来自轴承摩擦和空气阻力。人们曾通过改变轴承结构，如变滑动轴承为滚动轴承、液体动压轴承、气体动压轴承等来减小轴承摩擦力，通过抽真空的办法来减小空气阻力，轴承摩擦系数已小到10-3。即使如此微小，飞轮所储的能量在一天之内仍有25％被损失，仍不能满足高效储能的要求。
再一个问题是常规的飞轮是由钢（或铸铁）制成的，储能有限。例如，欲使一个发电力为100万千瓦的电厂均衡发电，储能轮需用钢材150万吨！另外要完成电能机械能的转换，还需要一套复杂的电力电子装置，因而飞轮储能方法一直未能得到广泛的应用。
近年来，飞轮储能技术取得突破性进展是基于下述三项技术的飞速发展：一是高能永磁及高温超导技术的出现；二是高强纤维复合材料的问世；三是电力电子技术的飞速发展。为进一步减少轴承损耗，人们曾梦想去掉轴承，用磁铁将转子悬浮起来，但试验结果是一次次失败。后来被一位英国学者从理论上阐明物体不可能被永磁全悬浮（Earnshaw定理），颇使试验者心灰意冷。出乎意料的是物体全悬浮之梦却在超导技术中得以实现，真像是大自然对探索者的慰藉。
超导磁悬浮原理是这样的：当我们将一块永磁体的一个极对准超导体，并接近超导体时，超导体上便产生了感应电流。该电流产生的磁场刚好与永磁的磁场相反，于是二者便产生了斥力。由于超导体的电阻为零，感生电流强度将维持不变。若永磁体沿垂直方向接近超导体，永磁体将悬空停在自身重量等于斥力的位置上，而且对上下左右的干扰都产生抗力，干扰力消除后仍能回到原来位置，从而形成稳定的磁悬浮。若将下面的超导体换成永磁体，则两永磁体之间在水平方向也产生斥力，故永磁悬浮是不稳定的。
利用超导这一特性，我们可以把具有一定质量的飞轮放在永磁体上边，飞轮兼作电机转子。当给电机充电时，飞轮增速储能，变电能为机械能；飞轮降速时放能，变机械能为电能。图1是储能飞轮装置的示意图，图中超导体是由钡钇铜合金制成，并用液氮冷却至77K，飞轮腔抽至10-8托的真空度（托为真空度单位，1Torr（托）＝133.332Pa），这种飞轮能耗极小，每天仅耗掉储能的2％。
质量，v是速度。由于飞轮上各点的速度是不一样的，所以它的动能也可表达为：
式中∑是“求和”的表示，mi是轮上各点的质量，vi是轮上各点的速度。由上式可知，飞轮储能大小除与飞轮的质量（重量）有关外，还与飞轮上各点的速度有关，而且是平方的关系。因此提高飞轮的速度（转速）比增加质量更有效。但飞轮的转速受飞轮本身材料限制。转速过高，飞轮可能被强大的离心力撕裂。故采用高强度、低密度的高强复合纤维飞轮，能储存更多的能量。目前选用的碳纤维复合材料，其轮缘线速度可达1000米／秒，比子弹速度还要高。正是由于高强复合材料的问世，飞轮储能才进入实用阶段。
现在想利用飞轮来均衡周期长达12～24小时的能量，飞轮本身的能耗就变得非常突出了。能耗主要来自轴承摩擦和空气阻力。人们曾通过改变轴承结构，如变滑动轴承为滚动轴承、液体动压轴承、气体动压轴承等来减小轴承摩擦力，通过抽真空的办法来减小空气阻力，轴承摩擦系数已小到10-3。即使如此微小，飞轮所储的能量在一天之内仍有25％被损失，仍不能满足高效储能的要求。
再一个问题是常规的飞轮是由钢（或铸铁）制成的，储能有限。例如，欲使一个发电力为100万千瓦的电厂均衡发电，储能轮需用钢材150万吨！另外要完成电能机械能的转换，还需要一套复杂的电力电子装置，因而飞轮储能方法一直未能得到广泛的应用。
近年来，飞轮储能技术取得突破性进展是基于下述三项技术的飞速发展：一是高能永磁及高温超导技术的出现；二是高强纤维复合材料的问世；三是电力电子技术的飞速发展。为进一步减少轴承损耗，人们曾梦想去掉轴承，用磁铁将转子悬浮起来，但试验结果是一次次失败。后来被一位英国学者从理论上阐明物体不可能被永磁全悬浮（Earnshaw定理），颇使试验者心灰意冷。出乎意料的是物体全悬浮之梦却在超导技术中得以实现，真像是大自然对探索者的慰藉。
超导磁悬浮原理是这样的：当我们将一块永磁体的一个极对准超导体，并接近超导体时，超导体上便产生了感应电流。该电流产生的磁场刚好与永磁的磁场相反，于是二者便产生了斥力。由于超导体的电阻为零，感生电流强度将维持不变。若永磁体沿垂直方向接近超导体，永磁体将悬空停在自身重量等于斥力的位置上，而且对上下左右的干扰都产生抗力，干扰力消除后仍能回到原来位置，从而形成稳定的磁悬浮。若将下面的超导体换成永磁体，则两永磁体之间在水平方向也产生斥力，故永磁悬浮是不稳定的。
利用超导这一特性，我们可以把具有一定质量的飞轮放在永磁体上边，飞轮兼作电机转子。当给电机充电时，飞轮增速储能，变电能为机械能；飞轮降速时放能，变机械能为电能。图1是储能飞轮装置的示意图，图中超导体是由钡钇铜合金制成，并用液氮冷却至77K，飞轮腔抽至10-8托的真空度（托为真空度单位，1Torr（托）＝133.332Pa），这种飞轮能耗极小，每天仅耗掉储能的2％。
质量，v是速度。由于飞轮上各点的速度是不一样的，所以它的动能也可表达为：
式中∑是“求和”的表示，mi是轮上各点的质量，vi是轮上各点的速度。由上式可知，飞轮储能大小除与飞轮的质量（重量）有关外，还与飞轮上各点的速度有关，而且是平方的关系。因此提高飞轮的速度（转速）比增加质量更有效。但飞轮的转速受飞轮本身材料限制。转速过高，飞轮可能被强大的离心力撕裂。故采用高强度、低密度的高强复合纤维飞轮，能储存更多的能量。目前选用的碳纤维复合材料，其轮缘线速度可达1000米／秒，比子弹速度还要高。正是由于高强复合材料的问世，飞轮储能才进入实用阶段。
1994年，美国阿贡（ANL）国家实验室用碳纤维试制一个储能飞轮：直径38厘米，质量为 11千克，采用超导磁悬浮，飞轮线速度达1000米／秒。它储的能量可将10个100瓦灯泡点燃2～5小时。该实验室目前正在开发储能为50千瓦小时的储能轮，最终目标是使其储能达5000千瓦小时的储能飞轮。一个发电功率为100万千瓦的电厂，约需这样的储能轮200个。
1992年美国飞轮系统公司（AFS）开发了一种用于汽车上的机-电电池（EMB），每个“电池”长18厘米，直径23厘米，质量为23千克。电池的核心是一个以20万转／分旋转的碳纤飞轮，每个电池储能为1千瓦小时，它们将12个“电池”放在IMPACT轿车上，能使该车以100千米／小时的速度行驶480千米。机-电电池共重273千克，若采用铅酸电池，则共重396千克。机-电电池所储的能量为铅酸电池的2.5倍，使用寿命是铅酸电池的8 倍，且它的“比功率”（即爆发力）极高，是铅酸电池的25倍，是汽油发动机的10倍，它可将该车在8秒钟内由静止加速至100千米／小时。
日本曾利用飞轮“比功率”高的特性设计了一个引发可控热核聚变的装置，如图2所示。该装置的飞轮直径达6.45米，高1米，重255吨。它所储存的能量与挂有150个车厢的列车以100千米／小时的速度行驶时所具有的能量相当。故将这些能量在极短时间释放出来足以引发核聚变。
我国对飞轮的研究，始于1993年，在理论分析及模型试验方面也已取得不小的进展。以飞轮作储能装置，其可行性目前已无人怀疑。大规模的工业应用虽然还存在不少技术问题需要解决，但这只是时间问题。
21，22世纪，太阳能（包括其派生的风能、浪能）可能变为唯一允许使用的能源，再辅以飞轮储能，太阳能电厂即可提供全天候的能源，这时，也只有这时，地球村的天空才会变得蔚蓝，水才会清莹，人类“绿色能源”之梦才会彻底实现。
飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。众所周知。当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其动能转换成电能的。高技术型的飞轮用于储存电能，就很像标准电池。飞轮电池中有一个电机，充电时该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其功能；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能（动能）到电能的转换。当飞轮电池输出电的时，飞轮转速逐渐下降，飞轮电他的飞轮是在真空环境下运转的，转速极高（高达200000r/min），使用的轴承为非接触式磁轴承。据称，飞轮电池比能呈可达150W·h／kg，比功率达5000-10000W／kg，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶500万公里。
国外已经商品化了的飞轮电池，这是一只150WH飞轮电池的照片。
目前的产品规格有：
FLB-E 150 Wh
FLB-E 500 Wh
HB -B 2.5 kwh
FLC-B 25 kwh
FLB-D 200 kwh
让我们看一下里面的结构吧。
飞轮电池原理图飞轮储能技术是一种新兴的电能存储技术，它与超导储能技术、燃料电池技术等一样，都是近年来出现的有很大发展前景的储能技术。虽然目前化学电池储能技术已经发展得非常成熟，但是，化学电池储能技术存在着诸如充放电次数的限制、对环境的污染严重以及对工作温度要求高等问题。这样就使新兴的储能技术越来越受到人们的重视。尤其是飞轮储能技术，已经开始越来越广泛地应用于国内外的许多行业中。
上一页12本文导航
第 1 页：电动汽车的飞轮电池储能技术
第 2 页：国外飞轮储能的进展情况
1992年美国飞轮系统公司（AFS）开发了一种用于汽车上的机-电电池（EMB），每个“电池”长18厘米，直径23厘米，质量为23千克。电池的核心是一个以20万转／分旋转的碳纤飞轮，每个电池储能为1千瓦小时，它们将12个“电池”放在IMPACT轿车上，能使该车以100千米／小时的速度行驶480千米。机-电电池共重273千克，若采用铅酸电池，则共重396千克。机-电电池所储的能量为铅酸电池的2.5倍，使用寿命是铅酸电池的8 倍，且它的“比功率”（即爆发力）极高，是铅酸电池的25倍，是汽油发动机的10倍，它可将该车在8秒钟内由静止加速至100千米／小时。
日本曾利用飞轮“比功率”高的特性设计了一个引发可控热核聚变的装置，如图2所示。该装置的飞轮直径达6.45米，高1米，重255吨。它所储存的能量与挂有150个车厢的列车以100千米／小时的速度行驶时所具有的能量相当。故将这些能量在极短时间释放出来足以引发核聚变。
我国对飞轮的研究，始于1993年，在理论分析及模型试验方面也已取得不小的进展。以飞轮作储能装置，其可行性目前已无人怀疑。大规模的工业应用虽然还存在不少技术问题需要解决，但这只是时间问题。
21，22世纪，太阳能（包括其派生的风能、浪能）可能变为唯一允许使用的能源，再辅以飞轮储能，太阳能电厂即可提供全天候的能源，这时，也只有这时，地球村的天空才会变得蔚蓝，水才会清莹，人类“绿色能源”之梦才会彻底实现。
飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。众所周知。当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其动能转换成电能的。高技术型的飞轮用于储存电能，就很像标准电池。飞轮电池中有一个电机，充电时该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其功能；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能（动能）到电能的转换。当飞轮电池输出电的时，飞轮转速逐渐下降，飞轮电他的飞轮是在真空环境下运转的，转速极高（高达200000r/min），使用的轴承为非接触式磁轴承。据称，飞轮电池比能呈可达150W·h／kg，比功率达5000-10000W／kg，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶500万公里。
国外已经商品化了的飞轮电池，这是一只150WH飞轮电池的照片。
目前的产品规格有：
FLB-E 150 Wh
FLB-E 500 Wh
HB -B 2.5 kwh
FLC-B 25 kwh
FLB-D 200 kwh
让我们看一下里面的结构吧。
飞轮电池原理图飞轮储能技术是一种新兴的电能存储技术，它与超导储能技术、燃料电池技术等一样，都是近年来出现的有很大发展前景的储能技术。虽然目前化学电池储能技术已经发展得非常成熟，但是，化学电池储能技术存在着诸如充放电次数的限制、对环境的污染严重以及对工作温度要求高等问题。这样就使新兴的储能技术越来越受到人们的重视。尤其是飞轮储能技术，已经开始越来越广泛地应用于国内外的许多行业中。
上一页12本文导航
第 1 页：电动汽车的飞轮电池储能技术
第 2 页：国外飞轮储能的进展情况
能量密度高于锂电池100倍的储能飞轮即将量产
我国飞轮储能技术“十二五”有望实现量产
2012-7-3 14:15来自: 科技日报
由英利集团投资研究的飞轮储能技术，目前已经取得了阶段性成果，并且有望在十二五期间实现量产。
2011年1月，英利自主研发出1kWh储能飞轮样机。同年9月，国内首台20kWh磁悬浮飞轮储能样机也在英利下线。此后，由英利投资的北京奇峰聚能科技有限公司经过国家科技部审批，在国家高技术研究发展计划（863）高性能物理储能项目中承担了磁悬浮储能飞轮技术研究课题研究工作。
“飞轮磁悬浮储能装备是英利集团驾驭新能源产业发展，培育新的经济增长点、提升整体竞争力的战略选择。”北京奇峰聚能科技有限公司总经理蒋涛表示，英利集团在“十二五”期间将重点投入大容量储能飞轮研发，争取实现大储能装置的规模化生产。
飞轮磁悬浮储能是一种先进的物理储能方式。功率大、容量大、效率高；动态特性好，响应速度快，可瞬间充、放电；安全可靠、绿色环保；寿命长，不小于25年等优点，可使飞轮储能广泛服务于智能电网、通信、风、光、新能源汽车等行业，有效解决风电、太阳能电站并网难问题；延长新能源电站有效发电时间；可使新能源电站具备一定的调峰能力，提高电网的稳定性和可调度性，并且在特定应用场合下可替代铅酸蓄电池。
同时，对于当前电动汽车的发展来说，能找到储能密度大、充电时间短、价格适宜的新型电池，是电动汽车获得进一步突破发展的关键，而飞轮电池因具有清洁、高效、充放电迅捷、不污染环境等特点如今愈益受到汽车行业的广泛重视。
“飞轮储能具有诸多优点，是目前最有发展前途的储能技术之一，将进一步推动新能源发电替代传统化石能源发电，引发新能源革命。”蒋涛说，英利所做的飞轮储能设备科技含量，已经超过欧美，而且国产化率达到了100%，所有生产设备全是定制性的设备，没有采用购买进口设备。
“储能飞轮包括三大关键技术，高速电机技术，高强度复合材料转子设计技术，高精度磁悬浮技术。在磁悬浮资料相对匮乏的情况下，奇峰人员坚持日夜实验，芯片选型，老化实验，温升实验，纹波控制，稳定性控制，试验了成百上千个参数，最后设计出合格的磁悬浮控制系统。” 谈及团队攻坚克难，蒋涛表示，其团队先后攻克了磁悬浮支撑技术、飞轮系统控制技术、高速高效永磁机技术等五项关键技术，目前已申报了15项国家发明专利，7项实用新型专利，其中发明专利已授权6项，其他都在进入一审和二审阶段，实用新型专利已全部授权。
所谓“大容量飞轮储能”首先指飞轮单体储能容量大。目前，英利研发的“20kWh储能飞轮”是国内单体储能量最大的飞轮；其次是总储能容量大。采用规模化应用的方式，可根据现场的实际需要将若干个储能飞轮单体整合后一同使用，理论上总储能容量可无限大。飞轮储能及其产业化，对于我国能源战略发展具有重要的意义。它将填补我国太阳能光伏发电系统并网控制、负荷调度技术领域的空白；整体技术指标达到国际先进水平，从而打破制约我国太阳能光伏发电产业发展的重大技术瓶颈，为我国低碳经济的发展，促进我国新能源产业技术革命，实现节能降耗，减少污染，提供有力的保障。对减少温室气体排放、建立全球能源可持续发展体系具有重要的意义。（王帅）
《可再生能源》月刊2009年第六期对 飞轮储能 的介绍
飞轮储能(FESS)是一种机械储能方式，其基本原理是将电能转换成飞轮运动的动能，并长期蓄存起来，需要时再将飞轮运动的动能转换成电能，供电力用户使用。高强度碳素纤维和玻璃纤维材料、大功率电力电子变流技术、电磁和超导磁悬浮轴承技术促进了储能飞轮的发展。飞轮储能的功率密度大于5kW／kg，能量密度超过20kwh／kg，效率大于90％，循环使用寿命长达20a，工作温区为一40～50℃，无噪声，无污染，维护简单，可连续工作。若通过积术式组合后，飞轮储能可以达到MW级.输出持续时间为数分钟乃至数小时。
飞轮储能的功率密度大于5kW／kg ，功率密度与超级电容相当，是锂电池功率密度的5到10倍
目前一般锂电池的能量密度为100wh/kg到200wh/kg，飞轮储能的能量密度超过20kwh／kg，即能量密度超过20000kwh／kg，超过锂电池100倍以上股票论坛 http://www.55188.com
我国飞轮储能技术“十二五”有望实现量产
2012-7-3 14:15来自: 科技日报
由英利集团投资研究的飞轮储能技术，目前已经取得了阶段性成果，并且有望在十二五期间实现量产。
2011年1月，英利自主研发出1kWh储能飞轮样机。同年9月，国内首台20kWh磁悬浮飞轮储能样机也在英利下线。此后，由英利投资的北京奇峰聚能科技有限公司经过国家科技部审批，在国家高技术研究发展计划（863）高性能物理储能项目中承担了磁悬浮储能飞轮技术研究课题研究工作。
“飞轮磁悬浮储能装备是英利集团驾驭新能源产业发展，培育新的经济增长点、提升整体竞争力的战略选择。”北京奇峰聚能科技有限公司总经理蒋涛表示，英利集团在“十二五”期间将重点投入大容量储能飞轮研发，争取实现大储能装置的规模化生产。
飞轮磁悬浮储能是一种先进的物理储能方式。功率大、容量大、效率高；动态特性好，响应速度快，可瞬间充、放电；安全可靠、绿色环保；寿命长，不小于25年等优点，可使飞轮储能广泛服务于智能电网、通信、风、光、新能源汽车等行业，有效解决风电、太阳能电站并网难问题；延长新能源电站有效发电时间；可使新能源电站具备一定的调峰能力，提高电网的稳定性和可调度性，并且在特定应用场合下可替代铅酸蓄电池。
同时，对于当前电动汽车的发展来说，能找到储能密度大、充电时间短、价格适宜的新型电池，是电动汽车获得进一步突破发展的关键，而飞轮电池因具有清洁、高效、充放电迅捷、不污染环境等特点如今愈益受到汽车行业的广泛重视。
“飞轮储能具有诸多优点，是目前最有发展前途的储能技术之一，将进一步推动新能源发电替代传统化石能源发电，引发新能源革命。”蒋涛说，英利所做的飞轮储能设备科技含量，已经超过欧美，而且国产化率达到了100%，所有生产设备全是定制性的设备，没有采用购买进口设备。
“储能飞轮包括三大关键技术，高速电机技术，高强度复合材料转子设计技术，高精度磁悬浮技术。在磁悬浮资料相对匮乏的情况下，奇峰人员坚持日夜实验，芯片选型，老化实验，温升实验，纹波控制，稳定性控制，试验了成百上千个参数，最后设计出合格的磁悬浮控制系统。” 谈及团队攻坚克难，蒋涛表示，其团队先后攻克了磁悬浮支撑技术、飞轮系统控制技术、高速高效永磁机技术等五项关键技术，目前已申报了15项国家发明专利，7项实用新型专利，其中发明专利已授权6项，其他都在进入一审和二审阶段，实用新型专利已全部授权。
所谓“大容量飞轮储能”首先指飞轮单体储能容量大。目前，英利研发的“20kWh储能飞轮”是国内单体储能量最大的飞轮；其次是总储能容量大。采用规模化应用的方式，可根据现场的实际需要将若干个储能飞轮单体整合后一同使用，理论上总储能容量可无限大。飞轮储能及其产业化，对于我国能源战略发展具有重要的意义。它将填补我国太阳能光伏发电系统并网控制、负荷调度技术领域的空白；整体技术指标达到国际先进水平，从而打破制约我国太阳能光伏发电产业发展的重大技术瓶颈，为我国低碳经济的发展，促进我国新能源产业技术革命，实现节能降耗，减少污染，提供有力的保障。对减少温室气体排放、建立全球能源可持续发展体系具有重要的意义。（王帅）
《可再生能源》月刊2009年第六期对 飞轮储能 的介绍
飞轮储能(FESS)是一种机械储能方式，其基本原理是将电能转换成飞轮运动的动能，并长期蓄存起来，需要时再将飞轮运动的动能转换成电能，供电力用户使用。高强度碳素纤维和玻璃纤维材料、大功率电力电子变流技术、电磁和超导磁悬浮轴承技术促进了储能飞轮的发展。飞轮储能的功率密度大于5kW／kg，能量密度超过20kwh／kg，效率大于90％，循环使用寿命长达20a，工作温区为一40～50℃，无噪声，无污染，维护简单，可连续工作。若通过积术式组合后，飞轮储能可以达到MW级.输出持续时间为数分钟乃至数小时。
飞轮储能的功率密度大于5kW／kg ，功率密度与超级电容相当，是锂电池功率密度的5到10倍
目前一般锂电池的能量密度为100wh/kg到200wh/kg，飞轮储能的能量密度超过20kwh／kg，即能量密度超过20000kwh／kg，超过锂电池100倍以上股票论坛 http://www.55188.com
扫二维码下载贴吧客户端
下载贴吧APP
看高清直播、视频！
看高清直播、视频！
贴吧热议榜
- 1哪吒2为何能拿下电影票房之首1689450
- 2素食吧头像变长崎素世1380864
- 3家长把手办和NS扔了1352764
- 4《海贼王》1139话情报贾巴登场963576
- 5崩铁阿格莱雅强度如何？691210
- 6电影拍太烂竟成为绝版524350
- 7泰缅边境地区断电后现状如何459312
- 8具俊晔宣布放弃大S遗产446292
- 9哪吒2能打破多少记录403414
- 10王楚钦轻取卡尔伯格381927
