航母上的飞轮储能，电力、交通也在用

eo实习记者 刘昭宏

编辑 陈仪方

2022年6月17日，中国第三艘航空母舰福建舰正式下水，中国海军步入三航母时代。福建舰由我国完全自主设计建造，实现了多项技术突破，其中包括电磁弹射技术，而电磁弹射中的储能系统采用的就是飞轮储能。

在航空母舰中，为了在一瞬间将飞机弹射出去，弹射装置需要非常高的功率，即使是核动力航母所能提供的发电功率也都远远不够。因此，航母中必须事先储存好能量，等到飞机弹射需要时才能在短时间内释放出足够的动能以供使用。飞轮储能很好地解决了这一问题。

飞轮储能，简单来说就是先利用电能驱动飞轮高速旋转，将电能转化为飞轮中的动能储存起来。然后再在需要的时候释放飞轮，利用飞轮的惯性拖动电机发电，将储存起来的动能再转化为电能输出。与蒸汽弹射技术通过蒸汽机推动滑块相比，飞轮储能能量利用效率更高、启动时间更快，有了飞轮储能提前储存电能，舰载机可以在需要时快速升空。

迄今为止，能够通过飞轮储能实现将电磁弹射技术应用在航空母舰上的，就只有我国的福建舰和美国最新的福特级航母。

20世纪60—70年代，飞轮储能最先在美国卫星的蓄能电池上得到了应用，此后主要应用于航空航天和军事领域。近年来，飞轮储能技术逐步民用化，开始在电力、交通领域中有所应用。

由于具有功率高、响应速度快和使用寿命长等特点，飞轮储能日益受到电力系统的青睐。与核电站、火电站等相比，飞轮储能在调频领域优势尤其明显。此外，不同于电池这类电化学储能方式，飞轮储能属于机械储能，对环境基本无害。

目前，国家能源集团在宁夏开展了首批“飞轮储能-火电联合调频”示范建设。其中，国家能源集团宁夏电力灵武公司光火储耦合22兆瓦/4.5兆瓦时飞轮储能工程是国内第一个全容量“飞轮储能-火电联合调频”工程，也是全球飞轮储能单体功率最大、总储能最多的工程项目，力争突破500千瓦级大功率飞轮单体的技术瓶颈，实现大功率飞轮单体工程建设。项目预计在2022年内建成投入使用。

在城市轨道交通领域，具备大功率快速充放电能力的飞轮储能可以起到很好的节能效果。飞轮储能装置可以将列车进站刹车时所产生的电能转化为动能储存，当列车再次启动，飞轮储能再将动能转化为电能输出，实现再生制动能量的回收和利用，从而达到节能的目的。据统计，轨道交通列车制动产生的能量，可达到牵引系统耗能的20%—40%。

2019年7月8日，兆瓦级飞轮储能技术在北京地铁房山线广阳城站首次实现商用。据介绍，在飞轮储能系统投入使用后，该车站一年可节省约50万度电。2022年4月11日，2台1兆瓦飞轮储能装置在青岛地铁3号线万年泉路站完成安装调试，并顺利并网应用，该装置是我国轨道交通行业首台具有完全自主知识产权的兆瓦级飞轮储能装置。

目前在全球范围内，飞轮储能行业尚处于发展初期。中国化学与物理电源行业协会储能应用分会发布的《2022储能产业应用研究报告》显示，2021年全球飞轮储能装机功率967.5MW，仅占全球储能市场0.47%。其中，中国包含压缩空气和飞轮储能在内的其它储能技术装机功率约为173.8MW，仅占中国储能市场0.4%。

随着新能源的不断发展，电力系统波动性加剧，飞轮储能的快速响应能力愈来愈受到电网和能源企业的关注，再加上政府对节能环保越来越重视，相信未来我国将会有更多的飞轮储能项目面世。

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