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摘要：随着人们生活质量在不断提高，对于电力的需求在不断加大，随着储能技术日趋成熟和成本快速下降，中国储能产业快速发展，逐步从研发示范向商业化阶段过渡，但整体来看储能产业还处于发展初期阶段，仍存在发展前景不明晰、技术标准不完善、商业模式和市场机制不清晰等问题。从发展规模、技术经济性、产业链等方面总结中国储能发展现状，基于“源-网-荷-储”协调规划理论，从宏观层面展望新能源大规模发展形势下中长期储能发展前景，研究储能在电力系统中的合理运行方式、与新能源消纳关系等重要问题;从微观层面对储能在电源侧、电网侧和用户侧等场景的应用关键问题及发展对策进行分析，并提出相关建议，为推动中国储能产业健康发展提供参考。
关键词：飞轮储能系统;交流侧储能;直流侧储能;储能前景分析
1、引言
通过对相关一系列储能技术进行分析和研究，就能对我国电力系统在实际运行过程中的状况进行全面的了解。通过运用新能源，能科学有效的处理能源大规模缺乏这一问题。在对系统自身稳定性进行加强的基础上，还能对其全面性给予保证，进一步提高功率在波动过程中的指令，加强电能质量，对出现的问题进行科学处理。现阶段无论是储能系统的前期规划，还是中期进行推动的过程，都能加强经济性，对资源配置进行不断优化的基础上，还能保证不同场合的储能系统都能得到科学有效的运用。
2、飞轮物理储能系统简介
飞轮储能系统是一种机电能量转换的储能装置，突破了化学电池的局限，用物理的方式实现储能，通过电动机/发电机互逆式双向电机，实现电能与高速旋转的飞轮的机械动能之间的相互转换与存储，并通过电力电子设备实现与不同系统之间的接入与控制。
当充电时，采用电动机工作模式，电能通过电力转换器变换后驱动电机运行，电动机带动飞轮加速旋转，将电能转变为机械能存储，完成充电过程;当放电时，采用发电机工作模式，利用发电机将飞轮高速旋转的动能转变为电能，经电力转换器输出适用于负载的电流与电压，完成放电过程。
2.1飞轮系统核心组件
飞轮模块：系统核心部件，可实现20年免维护
图形用户界面：提供系统状态监测、系统功能设定等功能
飞轮控制单元：实现飞轮储能系统的监测、控制、通信等功能
磁悬浮轴承控制单元：实现五轴主动磁悬浮轴承的监测与控制功能
双向变流器：对飞轮电机变频电压进行转换，满足不同应用场景接入电压的要求
真空泵：维持飞轮壳体内的真空度，以减少风阻损失，从而提高飞轮能量效率
2.2飞轮物理储能系统主要特点：
高安全性：纯物理储能过程，无化学反应，全方位参数监测，SOC状态透明，安全可控
绿色环保：全生命周期绿色无污染，飞轮采用合金钢材料，退役后可全部回收利用，处理成本低
长寿命：基于主动磁悬浮轴承，无机械摩擦，核心部件长达20年使用寿命，>200万次循环充放电寿命
高功率：单台飞轮储能设备的功率高达数百千瓦，功率密度高，可组成数兆瓦级的飞轮储能系统
快充放：基于IGBT电力电子技术，实现毫秒级快速充放电响应
宽温域：运行温度范围宽，无需精密温控环境
易部署：模块化、标准化设计，运输和施工方便，容易选址，建设周期短
2.3应用简介（沈阳微控新能源技术有限公司产品）
VDC飞轮物理储能系统
VDC系列产品的主要运行模式：平时处于“浮充”状态，维持37000rpm的最高转速持续运行，最大化储存能量;需要放电时，给负载提供大功率输出。VDC系列产品作为飞轮储能UPS（免蓄电池）解决方案，已经在数据中心、电力行业、电信行业、半导体加工行业、医疗行业、机场等领域得到成熟的应用。
REGEN飞轮物理储能系统
REGEN系列产品安全可靠性高，使用寿命长，适用于频繁的充电和放电运行。在充电状态下，将电能转换成飞轮的动能储存;在放电状态下，将飞轮储存的动能转换成电能输出。REGEN系列产品作为能量回收的优化解决方案，已经在地铁轨道交通领域得到成熟的应用。REGEN系列产品在微电网、新能源场站、调频辅助服务、船舶电力推进、电动公交车等领域均能提供优化的储能解决方案。
飞轮阵列储能系统
系统简介
将多台模块化的飞轮储能单元并联起来组成飞轮阵列储能系统，是获得大容量、高功率飞轮储能系统的解决方案，基于成熟的飞轮储能单元，采用智能化的飞轮阵列管理系统，实现从数百千瓦级到数十兆瓦级的飞轮储能系统，可满足直流电网和交流电网对不同规模飞轮储能的需要。
系统主要技术特点
系统可满足直流电网和交流电网不同电压规格的接入要求
系统采用模块化的设计理念，组态灵活，兼容性强，扩容方便、满足不同容量、不同功率的飞轮储能需求
系统采用智能化的飞轮阵列管理系统，集成了数据监测控制子系统和能量管理子系统，实现对飞轮阵列的全方位管控
系统提供对外通讯和调度接口，可接受本地和远方的调度指令，进行充放电控制
系统充放电响应速度快，一致性好，每台飞轮储能单元的电量状态和转速直接对应，完全透明，可精确控制飞轮阵列内的每一台飞轮储能单元同步充电或放电。
3、飞轮储能技术在电力系统中的应用
在火电机组AGC调频领域，通过“飞轮+锂电”混合储能系统与火电机组进行联合AGC调频，可以提高储能系统响应AGC指令的能力，提高调节精度，进一步提高综合K值，同时可以延长锂离子电池的使用寿命，提高其安全性。
在分布式智能微电网方面，适合采用飞轮储能为主的环保混合储能方式。由于电网转动惯量小、运行方式复杂，新能源发电和用电负荷的不确定性和波动性对运行状态影响小，电网稳定控制难度高，能满足毫秒至分钟级高频次的飞轮储能技术就非常重要。
在新能源领域，随着新能源装机比例和发电量占比的不断提升，储能作为稳定电力系统运行的重要手段，将承担系统调节和保障稳定的重要作用。无论是分布式光储配套还是集中式新能源与储能的协同，储能与新能源的结合是我国乃至全球储能技术发展的必然趋势。飞轮储能作为功率型的储能技术，与其他能量型的储能技术相结合组成混合储能系统，进行协同控制，可以更好地满足新能源发电对配套储能的需求，系统整体性能更优。
飞轮储能是用物理方法实现电能存储， 是一种高度机电一体化产品， 是最有发展前途的储能技术之一。飞轮储能与其他几种典型储能方式性能相比，飞轮储能使用寿命可达到20年以上，超过了其他几种储能方式，并且由于飛轮储能是机械储能方式，对于工作温度没有特定的要求，对于环境几乎没有影响。飞轮储能具有较大的容量密度和功率密度，维护周期长，系统稳定性强，适用于调峰调频，电能质量调节，输配电系统稳定性，UPS等场合。
结语
飞轮储能技术能够有效解决大规模波动性可再生能源并网带来的系列问题，满足系统调峰消纳需求，增强暂态支撑能力，提高并网容量，从而提升可再生能源的整体并网友好性，作为一种新兴的储能方式，飞轮储能拥有传统化学电池无法比拟的优点已被人们广泛认同，它非常符合未来储能技术的发展方向，可以预见，伴随着技术和材料学的进步，飞轮储能将在未来的各行各业中发挥重要的作用。
参考文献
[1]（英）戴维·林登，托马斯B.雷迪，著.电池手册[M].3版.汪继强，译.北京：化学工业制版社，2007.
[2]彭彬，朱勇，马天驰.基于应用层逻辑的分布式集群架构在生物计算中的应用[J].计算机系统应用，2007，16（6）：62-66.
[3]张永东，金晶.储能技术在电力系统中的应用现状与前景[J].信息系统工程，2018，289（1）：104.
关键词：飞轮储能系统;交流侧储能;直流侧储能;储能前景分析
1、引言
通过对相关一系列储能技术进行分析和研究，就能对我国电力系统在实际运行过程中的状况进行全面的了解。通过运用新能源，能科学有效的处理能源大规模缺乏这一问题。在对系统自身稳定性进行加强的基础上，还能对其全面性给予保证，进一步提高功率在波动过程中的指令，加强电能质量，对出现的问题进行科学处理。现阶段无论是储能系统的前期规划，还是中期进行推动的过程，都能加强经济性，对资源配置进行不断优化的基础上，还能保证不同场合的储能系统都能得到科学有效的运用。
2、飞轮物理储能系统简介
飞轮储能系统是一种机电能量转换的储能装置，突破了化学电池的局限，用物理的方式实现储能，通过电动机/发电机互逆式双向电机，实现电能与高速旋转的飞轮的机械动能之间的相互转换与存储，并通过电力电子设备实现与不同系统之间的接入与控制。
当充电时，采用电动机工作模式，电能通过电力转换器变换后驱动电机运行，电动机带动飞轮加速旋转，将电能转变为机械能存储，完成充电过程;当放电时，采用发电机工作模式，利用发电机将飞轮高速旋转的动能转变为电能，经电力转换器输出适用于负载的电流与电压，完成放电过程。
2.1飞轮系统核心组件
飞轮模块：系统核心部件，可实现20年免维护
图形用户界面：提供系统状态监测、系统功能设定等功能
飞轮控制单元：实现飞轮储能系统的监测、控制、通信等功能
磁悬浮轴承控制单元：实现五轴主动磁悬浮轴承的监测与控制功能
双向变流器：对飞轮电机变频电压进行转换，满足不同应用场景接入电压的要求
真空泵：维持飞轮壳体内的真空度，以减少风阻损失，从而提高飞轮能量效率
2.2飞轮物理储能系统主要特点：
高安全性：纯物理储能过程，无化学反应，全方位参数监测，SOC状态透明，安全可控
绿色环保：全生命周期绿色无污染，飞轮采用合金钢材料，退役后可全部回收利用，处理成本低
长寿命：基于主动磁悬浮轴承，无机械摩擦，核心部件长达20年使用寿命，>200万次循环充放电寿命
高功率：单台飞轮储能设备的功率高达数百千瓦，功率密度高，可组成数兆瓦级的飞轮储能系统
快充放：基于IGBT电力电子技术，实现毫秒级快速充放电响应
宽温域：运行温度范围宽，无需精密温控环境
易部署：模块化、标准化设计，运输和施工方便，容易选址，建设周期短
2.3应用简介（沈阳微控新能源技术有限公司产品）
VDC飞轮物理储能系统
VDC系列产品的主要运行模式：平时处于“浮充”状态，维持37000rpm的最高转速持续运行，最大化储存能量;需要放电时，给负载提供大功率输出。VDC系列产品作为飞轮储能UPS（免蓄电池）解决方案，已经在数据中心、电力行业、电信行业、半导体加工行业、医疗行业、机场等领域得到成熟的应用。
REGEN飞轮物理储能系统
REGEN系列产品安全可靠性高，使用寿命长，适用于频繁的充电和放电运行。在充电状态下，将电能转换成飞轮的动能储存;在放电状态下，将飞轮储存的动能转换成电能输出。REGEN系列产品作为能量回收的优化解决方案，已经在地铁轨道交通领域得到成熟的应用。REGEN系列产品在微电网、新能源场站、调频辅助服务、船舶电力推进、电动公交车等领域均能提供优化的储能解决方案。
飞轮阵列储能系统
系统简介
将多台模块化的飞轮储能单元并联起来组成飞轮阵列储能系统，是获得大容量、高功率飞轮储能系统的解决方案，基于成熟的飞轮储能单元，采用智能化的飞轮阵列管理系统，实现从数百千瓦级到数十兆瓦级的飞轮储能系统，可满足直流电网和交流电网对不同规模飞轮储能的需要。
系统主要技术特点
系统可满足直流电网和交流电网不同电压规格的接入要求
系统采用模块化的设计理念，组态灵活，兼容性强，扩容方便、满足不同容量、不同功率的飞轮储能需求
系统采用智能化的飞轮阵列管理系统，集成了数据监测控制子系统和能量管理子系统，实现对飞轮阵列的全方位管控
系统提供对外通讯和调度接口，可接受本地和远方的调度指令，进行充放电控制
系统充放电响应速度快，一致性好，每台飞轮储能单元的电量状态和转速直接对应，完全透明，可精确控制飞轮阵列内的每一台飞轮储能单元同步充电或放电。
3、飞轮储能技术在电力系统中的应用
在火电机组AGC调频领域，通过“飞轮+锂电”混合储能系统与火电机组进行联合AGC调频，可以提高储能系统响应AGC指令的能力，提高调节精度，进一步提高综合K值，同时可以延长锂离子电池的使用寿命，提高其安全性。
在分布式智能微电网方面，适合采用飞轮储能为主的环保混合储能方式。由于电网转动惯量小、运行方式复杂，新能源发电和用电负荷的不确定性和波动性对运行状态影响小，电网稳定控制难度高，能满足毫秒至分钟级高频次的飞轮储能技术就非常重要。
在新能源领域，随着新能源装机比例和发电量占比的不断提升，储能作为稳定电力系统运行的重要手段，将承担系统调节和保障稳定的重要作用。无论是分布式光储配套还是集中式新能源与储能的协同，储能与新能源的结合是我国乃至全球储能技术发展的必然趋势。飞轮储能作为功率型的储能技术，与其他能量型的储能技术相结合组成混合储能系统，进行协同控制，可以更好地满足新能源发电对配套储能的需求，系统整体性能更优。
飞轮储能是用物理方法实现电能存储， 是一种高度机电一体化产品， 是最有发展前途的储能技术之一。飞轮储能与其他几种典型储能方式性能相比，飞轮储能使用寿命可达到20年以上，超过了其他几种储能方式，并且由于飛轮储能是机械储能方式，对于工作温度没有特定的要求，对于环境几乎没有影响。飞轮储能具有较大的容量密度和功率密度，维护周期长，系统稳定性强，适用于调峰调频，电能质量调节，输配电系统稳定性，UPS等场合。
结语
飞轮储能技术能够有效解决大规模波动性可再生能源并网带来的系列问题，满足系统调峰消纳需求，增强暂态支撑能力，提高并网容量，从而提升可再生能源的整体并网友好性，作为一种新兴的储能方式，飞轮储能拥有传统化学电池无法比拟的优点已被人们广泛认同，它非常符合未来储能技术的发展方向，可以预见，伴随着技术和材料学的进步，飞轮储能将在未来的各行各业中发挥重要的作用。
参考文献
[1]（英）戴维·林登，托马斯B.雷迪，著.电池手册[M].3版.汪继强，译.北京：化学工业制版社，2007.
[2]彭彬，朱勇，马天驰.基于应用层逻辑的分布式集群架构在生物计算中的应用[J].计算机系统应用，2007，16（6）：62-66.
[3]张永东，金晶.储能技术在电力系统中的应用现状与前景[J].信息系统工程，2018，289（1）：104.