近日，長江設(shè)計(jì)集團(tuán)設(shè)計(jì)公司機(jī)電院申請的國家發(fā)明專利“一種集成磁懸浮飛輪儲能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組”正式獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)，這是機(jī)電院在海上風(fēng)電和儲能領(lǐng)域獲得的首個發(fā)明專利授權(quán)，是該領(lǐng)域的重大突破。據(jù)統(tǒng)計(jì)，集團(tuán)在海上風(fēng)電領(lǐng)域授權(quán)專利已超50項(xiàng)。
近年來，隨著以光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電為代表的新能源發(fā)電場站在電力系統(tǒng)電源中的占比逐漸升高，電力系統(tǒng)的頻率慣性顯著下降，常規(guī)火電機(jī)組的調(diào)頻和調(diào)峰壓力劇增，威脅了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。國家及地方能源管理機(jī)構(gòu)先后發(fā)文，對并網(wǎng)發(fā)電的新能源電站提出了有利于系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的功能要求，其中多次提到了儲能技術(shù)。
目前，國家及地方對新能源場站的一次調(diào)頻能力提出了剛性要求。以風(fēng)力發(fā)電為例，為了實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻功能，如果不配置儲能等額外功率來源，則在系統(tǒng)頻率跌出人工頻率死區(qū)時，風(fēng)電場需要預(yù)留一定量的備用發(fā)電容量以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率的快速支援；在系統(tǒng)頻率超過人工頻率死區(qū)時，通過槳距角控制等機(jī)械裝置的調(diào)節(jié)來減少捕獲的風(fēng)能，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率的減小。前者會造成發(fā)電量的損失，長期運(yùn)行時經(jīng)濟(jì)性較差；后者一方面調(diào)節(jié)速度較慢，另一方面機(jī)械裝置的頻繁動作可能會增大機(jī)械磨損，增加風(fēng)機(jī)維修風(fēng)險、減小風(fēng)電機(jī)組壽命。
該發(fā)明專利提出了一種集成磁懸浮飛輪儲能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，在空間結(jié)構(gòu)上采用磁懸浮軸承的超高速飛輪儲能系統(tǒng)安裝于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒底部，在電氣連接上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)并聯(lián)連接。此項(xiàng)發(fā)明專利具有“五小五高”特點(diǎn)：機(jī)械儲能運(yùn)行風(fēng)險小、集成安裝建設(shè)成本小、磁懸浮無摩擦運(yùn)行損耗小、百萬級循環(huán)維護(hù)成本小、取代耗能電阻風(fēng)機(jī)成本??；風(fēng)電機(jī)組涉網(wǎng)綜合性能高、分布式控制靈活度和可靠性高、有功功率調(diào)節(jié)響應(yīng)速度高、無功調(diào)節(jié)近零損耗效率高、參與輔助服務(wù)項(xiàng)目風(fēng)電場收益高。隨著國家和地方政府將儲能逐漸納入風(fēng)電場競爭性配置內(nèi)容，本發(fā)明在大規(guī)模風(fēng)電場，特別是建設(shè)和運(yùn)維成本昂貴的海上風(fēng)電場具有廣闊的應(yīng)用前景。
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