飞轮调频技术在新型电力系统中的应用分析报告-培训课件

01新型电力系统分析在中央财经委第九次会议上，习近平总书记强调构建以新能源为主体的新型电力系统；2060年电源总装机将达到80亿千瓦，风电和光伏装机规模将超过50亿千瓦，占比超过60%；新能源将逐步占据装机主体、电量主体、出力主体和责任主体的地位，高比例新能源接入已成为电网的重要特征；新能源大规模接入，系统转动惯量降低，导致频率变化加快、稳态频率偏差增大，系统越限风险增加；在新能源占比21%的情况下，发生5%功率缺额后，若新能源不具备一次调频能力，可能会引发低频减载，严重威胁电网安全稳定运行。中国高端装备制造

飞轮储能全球领先品牌数据来源：国网能源研究院预测数据来源：国网冀北电科院仿真研究01快速频率调节特性分析及技术需求充放电频次高根据冀北电科院对华北电网的分析，以某35kV母线为例，2018年9月10日15∶00到9月11日15∶00该地区电网正常运行工况下频率波动范围在±0.04Hz以内，频率日越过调频死区的总次数为1670次，其中越上限720次，越下限950次。自系统频率超出死区开始，响应时间风电不大于2s，光伏不大于1s，惯量响应不超过500ms。响应速度快《并网电源一次调频技术规定及试验导则》（

GB/T

40595-2021

）要求单次调频保持20秒。持续时间短满足部署地区季节温差大的需求，储能系统安全可靠。安全性高、可靠性强使用寿命与新能源场站运营周期匹配，避免重复性投资。使用寿命长国网冀北电力有限公司电力科学研究院研究数据山西省电网一次调频数据统计分析中国高端装备制造

飞轮储能全球领先品牌01新能源场站快速频率调节技术需求综上，惯量响应、一次调频应用均有单次动作持续时间短、日动作频次高的特性。在2022年1月国家发展改革委、国家能源局发布的《

“十四五”新型储能发展实施方案》中，也提出“推动多时间尺度新型储能技术试点示范。针对负荷跟踪、系统调频、惯量支撑、爬坡、无功支持及机械能回收等秒级和分钟级应用需求，推动短时高频储能技术示范。”飞轮储能技术是典型的功率型短时高频储能技术，《实施方案》明确了飞轮储能技术的主要应用场景及发展方向。中国高端装备制造

飞轮储能全球领先品牌利用高速旋转体所具有的动能进行能量存储，通过控制飞轮转速实现电能与动能的转换。高转速低功耗是飞轮技术的发展方向。飞 轮 技 术是以精密制造为基础的、多学科融合的机电一体化设备。采用磁悬浮轴承技术，飞轮运行时旋转体处于真空环境的完全悬浮状态，转速超过30000转/分钟，具备无磨损、功耗低、寿命长等优势。高速磁悬浮飞轮五自由度主动磁悬浮上轴承高速永磁同步电机航天级合金钢飞轮转子五自由度主动磁悬浮下轴承02磁悬浮飞轮储能技术简介中国高端装备制造

飞轮储能全球领先品牌02 兆瓦级高速飞轮电网频率调节系统兆瓦级高速飞轮电网频率调节系统：针对电力系统惯量响应、一次调频应用特性进行优化设计，由高速磁悬浮飞轮单元、一体化变流器等构成，以高速磁悬浮飞轮储能特性为手段，实现稳定电网频率，保障电力系统频率安全的目的。中国高端装备制造

飞轮储能全球领先品牌02兆瓦级高速飞轮电网频率调节系统系统技术参数序号 功能名称 参数1 额定交流功率 1.0MW2额定可用能量 30MJ系统级响应时间 10ms满功率响应时间 <100ms网侧额定功率精度 <±1%额定功率充放电循环 >100万次接入形式 非隔离型，外置升压隔离变防护等级 IP54冷却方式 强制风冷+控制系统辅助空调10 使用环境温度 -45~60℃11 集成尺寸 6058*2438*3000mm中国高端装备制造

飞轮储能全球领先品牌02兆瓦级高速飞轮电网频率调节系统技术特点超快响应系统级满功率响应时间＜100ms超长寿命 超高密度兆瓦级飞轮电网频率调节系统充放电倍率＞120C超高精度输出功率精度误差小于±1%超低损耗全磁悬浮设计，无磨损，风冷散热 飞轮核心部件使用寿命20年小时耗电量＜13kWh SOC100%无衰减中国高端装备制造

飞轮储能全球领先品牌02兆瓦级高速飞轮电网频率调节系统技术特点物 理 储 能无

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测实时监测转速、真空度、温度、震动等，异常情况自动保护停机通过UL，CE，OSHPD抗震认证等多个第三方认证中国高端装备制造

飞轮储能全球领先品牌03飞轮储能技术在新型电力系统多场景应用1.独立/共享储能调频电站提高区域电网频率调节能力提高可再生能源的消纳能力参与电力调频辅助服务市场获取收益新能源场站调频满足新能源场站并网要求避免预留备用容量带来的经济损失参与电力调频辅助服务市场获取收益火储联合调频提高火电机组一次调频及AGC调频能力减少机组调频动作次数、延长使用寿命降低机组发电标准煤耗4.风电“一机一储”协同调频提高单风机调节能力大容量海上风电机组5.源网荷储一体化应用减少分布式电源发电出力波动平抑冲击性负荷中国高端装备制造

飞轮储能全球领先品牌04项目亮点

全国首个完成35KV并网试验的兆瓦级飞轮储能系统

全国首个飞轮+锂电池混合储能示范项目项目简介国家电网《规模化风电机组调频性能关键技术研究与应用项目》科技项目2018年12月～2021年12月部署应用期间，配合风电场参与并网一次调频，满足《电力系统网源协调技术规范》中新能源一次调频技术指标要求。山西右玉老千山风电场混合储能调频项目中国高端装备制造

飞轮储能全球领先品牌04辽宁阜新查台风电场“一机一储”调频项目项目亮点国内首个“单风机储能一体化”惯量响应及一次调频项目项目简介2021年6月～12月部署应用，低压0.69kV侧接入，风储调频总控系统实时获取并网点实时功率和频率，并与AGC相协调，出现频率扰动时，依据有功﹣频率下垂特性，按预设风储联合调频控制策略进行响应调节中国高端装备制造

飞轮储能全球领先品牌04项目亮点入选国家能源局2021年度能源领域首台(套)重大技术装备目录项目简介2021年12月，飞轮储能系统运抵项目现场，2022年3月通过动模仿真平台试验。试验期间，进行了充放电响应时间、调节时间、转换时间、额定能量、额定功率能量转换效率以及一系列并网适应性测试，测试结论均满足测试标准要求。三峡集团乌兰察布“源网荷储一体化“项目中国高端装备制造

飞轮储能全球领先品牌04辽宁阜新协合海力板风电场混合储能调频项目项目亮点全国首个“飞轮+锂电池”混合储能一次调频及惯量响应商用项目项目简介2022

年

10

月，飞轮储能系统安装和调试完成，调试项目包括飞轮总控遥控、遥调和遥测，飞轮系统遥测和遥信、PCS

储能变流器遥测和遥信以及飞轮性能测试等项目，飞轮储能系统各项功能正常，运行正常。中国高端装备制造

飞轮储能全球领先品牌05沈阳微控新能源技术有限公司沈阳微控新能源技术有限公司2017年收购美国VY