一、飛輪電池簡介

　　飛輪電池是一種新型高效的環(huán)保電池，是一種以動能方式存儲能量的機械電池。一般由高速飛輪、電動/發(fā)動機、軸承支撐系統(tǒng)、電子變換器、真空室等組成。由于具有儲能密度高、使用壽命長、工作溫度范圍寬、效率高、儲能狀況容易測量、無污染等優(yōu)點而日益受到人們的關注。

二、飛輪電池儲能原理

　　飛輪電池包括三個核心部分：一個飛輪，電動機／發(fā)電機和電力電子變換裝置。

　　電力電子變換裝置從外部輸入電能驅動電動機旋轉，電動機帶動飛輪旋轉，飛輪儲存動能（機械能），當外部負載需要能量時，用飛輪帶動發(fā)電機旋轉，將動能轉化為電能，再通過電力電子變換裝置變成負載所需要的各種頻率、電壓等級的電能，以滿足不同的需求。由于輸入、輸出是彼此獨立的，設計時常將電動機和發(fā)電機用一臺電機來實現，輸入輸出變換器也合并成一個，這樣就可以大大減少系統(tǒng)的大小和重量。
　　同時由于在實際工作中，飛輪的轉速可達40000～50000r/min，一般金屬制成的飛輪無法承受這樣高的轉速，所以飛輪一般都采用碳纖維制成，既輕又強，進一步減少了整個系統(tǒng)的重量，同時，為了減少充放電過程中的能量損耗（主要是摩擦力損耗），電機和飛輪都使用磁軸承，使其懸浮，以減少機械摩擦；同時將飛輪和電機放置在真空容器中，以減少空氣摩擦。這樣飛輪電池的凈效率（輸入輸出）達95%左右。

三、飛輪電池儲能過程

　　電能輸入電動機帶動飛輪旋轉，也就是飛輪電池的充電過程，飛輪達到預定轉速即為充電完成。至此，飛輪將在真空室中保持高速旋轉。由于飛輪采用磁懸浮技術，幾乎沒有機械摩擦，也就是說幾乎沒有能量損耗，所以飛輪也將維持在高速一直旋轉。當外界需要電能時，飛輪帶動發(fā)電機轉動發(fā)電，飛輪的轉速也會隨之降低，發(fā)電機發(fā)出的電經過電力電子輸出設備轉換成需要的電能，達到儲能的目的。

四、飛輪電池的優(yōu)點

　　現在，使用最多最廣的儲能電池無疑是化學電池，它將電能轉變?yōu)榛瘜W能儲存，再轉化為電能輸出，它價格低廉，技術成熟，但污染嚴重，效率低下，充電時間長，用電時間短，使用過程中電能不易控制。
　　另一儲能電池是超導電池，它把電能轉化為磁能儲存在超導線圈的磁場中，由于超導狀態(tài)下線圈沒有電阻，所以能量損耗非常小，效率也高，對環(huán)境污染也小。但由于超導狀態(tài)是線圈處于極低溫度下才能實現，維持線圈處于超導狀態(tài)所需要的低溫需耗費大量能源，而且維持裝置過大，不易小型化，所以家用市場前景不強。
　　飛輪電池兼顧了化學電池、燃料電池和超導電池等儲能裝置的諸多優(yōu)點，主要表現如下幾個方面：
　　1、能量密度高：儲能密度可達100～200 wh/kg，功率密度可達5000～10000 w/kg
　　2、能量轉換效率高：工作效率高達90%。
　　3、體積小、重量輕：飛輪直徑約二十多厘米，總重在十幾千克左右。
　　4、工作溫度范圍寬：對環(huán)境溫度沒有嚴格要求。
　　5、使用壽命長：不受重復深度放電影響，能夠循環(huán)幾百萬次運行，預期壽命20年以上。
　　6、低損耗、低維護：磁懸浮軸承和真空環(huán)境使機械損耗可以被忽略，系統(tǒng)維護周期長。

　　飛輪電池的研究也已經進行了很多年，在理論上它是完美的儲能設備，由于目前的各種技術的局限，導致飛輪電池并沒有實現民用。筆者相信在之后的某個時期，飛輪電池將代替目前的儲能設備實現大面積的推廣，發(fā)揮它巨大的作用。

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