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戴兴建:飞轮储能技术 应用于独立动力系统调峰

2014-07-15 09:32
蓝林笑生
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  6月23日,清华大学副研究员戴兴建博士在近日在某储能论坛上表示,飞轮储能技术对钻井应用非常重要。以下是会上发表主要内容。

  各位来宾上午好,我将对飞轮储能在调峰上的应用作如下分享。

  飞轮储能已在全球广泛应用,这些应用包括作为跨越电网,备用电网启动,以及作为调频电站、独立风力发电的输出调节等。近10年来,为了提高储能密度,飞轮储能开始采用更先进的复合材料。此外磁悬浮技术也在该领域有应用。

  和国外相比,我国的飞轮储能技术还相对落后,但是近期在关键技术方面有所突破,部分大学和研究机构完成了集成装置研究。可以说现在我国的飞轮储能技术,已经处于从实验室研究向企业转化的过程中,但目前我国飞轮储能的文献数量在储能领域的占比仍然很小。

  1997年的时候,我们开发了一套实验装置,使用了复合材料和线性装置,但是功率很小不能实际应用,后来我们又开发出一套采用钢飞轮做的装置。最近我们做了一套600毫米高的装置,比早期的飞轮大了很多。

  我们曾经做过检测,转机动力的脉冲负荷大概是七八百千瓦,长时间工作的话大概是200千瓦。中原油田曾经提出过这样一个思路,在低负荷的时候,我们是不是可以把多余的功力储存起来,放在储能装置中,等到发动机功率不足的时候再使用,以此达到节能的目标。当绞车处于停止状态时,发动机的功率调控电机,发动机运行发出能量,当绞车启动的时候,飞轮储能释放能量,作为电动机来运行。整个装置支持频繁工作,三分钟一个循环。

  我们用一年半的时间设计系统,然后进行了飞轮储能系统充放电实验。在工程实施过程中,系统在多数时间是不工作的,每次只工作几十秒,剩下的时间大多是在准备提升或者等待下降。柴油发动机通过传统系统进行发电,然后用飞轮进行储能,当系统需要提升功率的时候,飞轮的电机会变成发动机,驱动电力传导,将存储的功率用回到系统中。

  绞车在下放过程中能感知到转杆的重量,在重力作用下,绞车会随时处于刹车状态,会消耗很多能量,而给它提供能量的发动机会形成空载,如果能将这些因为空载造成了能量损耗储存起来,把损失的功率用于调峰运行过程中,可以有效地改善发动机工作状态。

  在去年4月到9月开展的中原油田项目中,我们使用的发动机采用了对负荷能力不提供大功率损失的攻略,在实验中,我们全程使用了天然气发动机来进行钻井施工,为他们提供了大规模的数据。

  我们认为,飞轮储能技术对钻井应用非常重要,其中有大量的关键技术,而且研制出了国内首套动力系统,调峰控制台。这套系统反应灵敏,目前已经经过了12年间的1600多次考验。

  我们认为,在项目中,发动机的平稳工作特性得到了很大改善。对此,清华大学也申报了一些专利,培养了一批学生,承担起应有的责任。

  我的报告就到这里,谢谢。

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