中國儲能網訊：2017年10月11日，由國家五部委聯合發(fā)布的《關于促進儲能技術與產業(yè)發(fā)展的指導意見》（以下簡稱《指導意見》），是我國大規(guī)模儲能技術及應用發(fā)展的首個指導性政策?！吨笇б庖姟穱@能源改革的指導思想，提出“政府引導、企業(yè)參與”、“創(chuàng)新引領、示范先行”、“市場主導、改革助推”三個基本原則，制定了“研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡”、“商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展”的兩個階段性發(fā)展目標，提出了“推進儲能技術裝備研發(fā)示范”、“推進儲能提升可再生能源利用水平應用示范”、“推進儲能提升電力系統靈活性穩(wěn)定性應用示范”、“推進儲能提升用能智能化水平應用示范”和“推進儲能多元化應用支撐能源互聯網應用示范”五個重點任務，最后制定了“加強組織領導”、“完善政策法規(guī)”、“開展試點示范”、“建立補償機制”、“引導社會投資”、“推動市場改革”和“夯實發(fā)展基礎”七個保障措施。

《指導意見》的制定與頒布，反映了我國已把推動能源革命作為當前能源工作的中心任務，并堅信能源技術是新一輪科技革命和產業(yè)革命的突破口。儲能作為智能電網、可再生能源高占比能源系統、能源互聯網的重要組成部分，對能源產業(yè)結構升級起到關鍵技術的支撐作用。

在《指導意見》部署的五大重點任務中，“推進儲能技術研發(fā)示范”為首要任務，也是“十三五”期間最重要的任務。該任務根據不同類型技術的發(fā)展階段劃分為四類，并對其中的一些核心技術及重點裝備進行了點名，這對于相關行業(yè)的研發(fā)和制造將起到極大的鼓舞和推動作用。本文將針對《指導意見》中提及的飛輪儲能技術及裝備，闡述該項政策的頒布給行業(yè)帶來的推動作用，并簡要介紹清華四川能源互聯網研究院（以下簡稱研究院）高速飛輪儲能研究中心（以下簡稱飛輪儲能研究中心）的研究方向與成果。

政策推動作用

1. 吹響了儲能技術與裝備產業(yè)化競爭的號角

《指導意見》指出，我國儲能呈現多元發(fā)展的良好態(tài)勢：抽水蓄能發(fā)展迅速；壓縮空氣儲能、飛輪儲能，超導儲能和超級電容，鉛蓄電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池等儲能技術研發(fā)應用加速；儲熱、儲冷、儲氫技術也取得了一定進展。這是對我國現有儲能技術研究與發(fā)展工作的肯定，認可了既往以來的技術發(fā)展路線，同時大膽預測我國儲能技術總體上已經初步具備了產業(yè)化的基礎。這是對儲能技術與裝備發(fā)展現狀的一個定調，證明我國儲能技術總體已處于從示范應用向商業(yè)化初期過渡的重要階段，必將引來一輪新的能源產業(yè)化浪潮，產生一批具有創(chuàng)新創(chuàng)造力的制造型企業(yè)。

2. 為不同儲能技術與裝備指明了發(fā)展目標與現狀

關于推進儲能技術裝備研發(fā)示范，《指導意見》提出了四個主要任務：“集中攻關一批具有關鍵核心意義的儲能技術和材料”、“試驗示范一批具有產業(yè)化潛力的儲能技術和裝備”、“應用推廣一批具有自主知識產權的儲能技術和產品”和“完善儲能產品標準和檢測認證體系”。這四項任務按照產業(yè)化進展程度分別對應四個階段：基礎研究階段、試驗示范階段、應用推廣階段、標準認證階段。其實是間接指明了相關儲能技術與裝備所處的階段，以明確該階段的主要任務，有的放矢，而不要好高騖遠，盲目大躍進。

各階段對應的主要任務及相關儲能技術裝備如下：

（1）基礎研究類：該類技術或裝備尚處于預研階段，主要任務是加強基礎、共性技術攻關，圍繞低成本、長壽命、高安全性、高能量密度的總體目標，開展儲能原理和關鍵材料、單元、模塊、系統和回收技術研究，發(fā)展儲能材料與器件測試分析和模擬仿真。重點包括變速抽水蓄能技術、大規(guī)模新型壓縮空氣儲能技術、化學儲電的各種新材料制備技術、高溫超導磁儲能技術、相變儲熱材料與高溫儲熱技術、儲能系統集成技術、能量管理技術等；

（2）試驗示范類：該類裝備技術已經成熟，已開始或完成樣機制作，主要任務是針對不同應用場景和需求，開發(fā)分別適用于長時間大容量、短時間大容量、分布式以及高功率等模式應用的儲能技術裝備。大力發(fā)展儲能系統集成與智能控制技術，實現儲能與現代電力系統協調優(yōu)化運行。重點包括10MW/100MWh級超臨界壓縮空氣儲能系統、10MW/1000MJ級飛輪儲能陣列機組、100MW級鋰離子電池儲能系統、大容量新型熔鹽儲熱裝置、應用于智能電網及分布式發(fā)電的超級電容電能質量調節(jié)系統等；

（3）應用推廣類：該類技術或裝備已具備市場應用價值，開始產業(yè)轉化，主要任務是加強引導和扶持，促進產學研用結合，加速技術轉化。鼓勵儲能產品生產企業(yè)采用先進制造技術和理念提質增效，鼓勵創(chuàng)新投融資模式降低成本，鼓勵通過參與國外應用市場拉動國內裝備制造水平提升。重點包括100MW級全釩液流電池儲能電站、高性能鉛炭電容電池儲能系統等；

（4）標準認證類：該類技術及裝備已具備初步的市場規(guī)模，主要任務是建立與國際接軌、涵蓋儲能規(guī)劃設計、設備及試驗、施工及驗收、并網及檢測、運行與維護等各應用環(huán)節(jié)的標準體系，并隨著技術發(fā)展和市場需求不斷完善。完善儲能產品性能、安全性等檢測認證標準，建立國家級儲能檢測認證機構，加強和完善儲能產品全壽命周期質量監(jiān)管。建立和完善不合格產品召回制度。目前尚無制定的儲能技術或裝備。

以飛輪儲能為例，其應用階段尚屬于試驗示范類，表明其基礎技術研究及核心零部件的制造已經基本成熟，可以開始在相關應用領域進行試驗示范，以長期驗證功能是否滿足需求、性能指標是否合格、是否可以長期穩(wěn)定可靠運行、對周圍環(huán)境的影響等等。完成試驗示范后就初步具備了市場應用推廣價值。這也為飛輪儲能研發(fā)團隊指明了本階段的主要目標，應該集中注意力在產品的應用落地上，而非盲目推廣和擴張。

3. 明確了保障措施

為確保重點部署的儲能技術與研發(fā)示范任務順利實施，《指導意見》從平臺、資金、示范工程和人才等多方面提供了保障措施。以科技部重點專項“智能電網技術與裝備”為例，2017年重點專項在5個技術方向啟動18個研究任務的20個項目，2018年在5個技術方向啟動19個研究任務19至38個項目，擬安排國撥經費總概算為4.63億元。其中“MW級先進飛輪儲能關鍵技術研究”被列為智能電網基礎支撐技術進行重點扶持。對于飛輪儲能技術與裝備的研發(fā)示范，現階段中心除了可以與清華大學聯合申請國家電網、數據中心、石油、鐵路等相關部門的示范工程項目，還可以由省政府牽頭與當地的一些企業(yè)開展橫向合作，根據企業(yè)需求量身打造合適的儲能設備。

中心研究方向與成果

飛輪儲能電源屬于短時間大容量、分布式以及高功率等模式應用的儲能技術裝備。飛輪儲能電源在過載能力與響應速度方面也極具競爭力，雖然在自放電率方面仍有待改進，但是飛輪儲能電源在電力系統中已經獲得了良好的應用收益。

（1）在發(fā)電側，飛輪儲能電源與分布式新能源發(fā)電系統配合，平抑分布式發(fā)電的功率波動，提高風能、太陽能等清潔能源的利用效率；

（2）在電能傳輸中，飛輪儲能電源作為瞬態(tài)調頻裝置，實現電網在大規(guī)模分布式發(fā)電接入情況下的穩(wěn)定控制；

（3）在用電側，飛輪儲能電源作為新興不間斷電源（UPS），廣泛應用于數據中心、醫(yī)療結構等。此外飛輪儲能電源在軌道交通車輛制動能量回收、大功率脈沖電源等領域也有一定應用。

本高速飛輪儲能研究中心基于清華大學的研究成果，在高速飛輪儲能技術領域積累了近20年的研究和工程經驗，正在承擔國家科技支撐計劃等飛輪儲能課題。

1. 研究方向

根據國家“十三五”規(guī)劃的要求，以及《指導意見》對飛輪儲能任務定位，飛輪儲能研究中心正致力于能源互聯網高速飛輪儲能技術的研究及其產業(yè)化應用，側重于大容量飛輪儲能調頻電站、獨立電網飛輪儲能應用和飛輪儲能UPS的研究和產品開發(fā)，大力發(fā)展儲能系統集成與智能控制技術，實現儲能與現代電力系統協調優(yōu)化運行。

2. 研究成果

飛輪儲能研究中心已擁有：100kW-1MW，1kWh-10kWh，轉速范圍2700rpm-42000rpm的飛輪儲能技術，具有包括飛輪本體（磁懸浮軸承、驅動電機等）和電力電子轉換裝置全套系統獨立設計和完全自主的知識產權，研究成果處于國內前列。并且具備大量的應用工程或案例，涉及飛輪儲能UPS、飛輪儲能DVR、石油鉆機飛輪儲能能源優(yōu)化系統等。                        

圖：國產首套3kWh /500kW飛輪儲能工程樣機

圖：國產首套5kWh /1MW飛輪儲能示范工程樣機

飛輪儲能研究中心在飛輪高速軸承、復合材料及飛輪繞制工藝、高速飛輪電機、飛輪儲能陣列以及飛輪儲能電源的應用開發(fā)上緊跟國外先進同行，同時還在高效能量轉化技術上做了很多優(yōu)化，實現了極低載波比下電機的高速控制，另外還實現了基于感應子電機的飛輪系統控制，感應子電機在轉子結構上與開關磁阻電機類似，但是其在定子上增加布置勵磁繞組，并在轉子上形成勵磁磁極，具備永磁同步電機控制特性的同時又可以實時控制轉子磁場的大小?？梢赃M一步提高待機效率，減小自放電率。

3. 未來展望

按照《指導意見》“十三五”規(guī)劃的指引，飛輪儲能研究中心計劃在現階段以承接企業(yè)和國家示范工程項目為主，具備1kW至1MW級單體設計和制造或裝配能力，其中核心零部件全部自主設計，并有長期戰(zhàn)略合作的供應商體系；并逐步實現產品的單元化、模塊化，將產品型號及功率等級進行精簡，通過陣列并聯技術實現不同功率等級、不同客戶應用需求，以達到降低成本和實現批量化產業(yè)化的目標。

同時根據《指導意見》保障規(guī)劃，積極配合當地政府的能源轉型升級，申請實驗、辦公場所及廠房等相關支持，引進優(yōu)秀海內外人才，凝聚和優(yōu)化一支國際一流、國內領先的高水平研究隊伍。在項目申請上，提出具有戰(zhàn)略性、前瞻性的研究構想，充分結合研究院現有的資源和基礎，積極申請國家重大重點研究項目。

最后在“十四五”規(guī)劃期間實現核心零部件的批量制造及生產，整合供應鏈體系，進而實現高速磁懸浮飛輪儲能裝置的產業(yè)化，并廣泛應用在UPS電源、電網調頻、軌道交通車輛等制動動/勢能再生、新能源發(fā)電等行業(yè)。

作者簡介

盛爽，清華大學電氣工程專業(yè)博士，清華四川能源互聯網研究院高速飛輪儲能研究所所長助理，發(fā)表多篇核心期刊及EI論文，擁有6項授權發(fā)明專利和2項授權實用新型專利，郵箱shengshuang2017@outlook.com。

責編：張珊珊