你知道嗎？每天穿梭城市的地鐵平穩(wěn)啟停，背后藏著一個鮮為人知的“能量管家”——飛輪儲能裝置，它把列車原本浪費(fèi)的制動動能高效回收、再精準(zhǔn)釋放，為下一段行程注入綠色動力。如今，這項來自李滄青年科創(chuàng)城的硬核黑科技帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)和社會效益。以藍(lán)谷快線為例，全年可節(jié)省電費(fèi)超310萬元，年減碳量超過4000噸，相當(dāng)于為城市種植了40萬棵樹木。

自主研發(fā)飛輪儲能，為地鐵節(jié)能降耗

5月7日，記者來到位于李滄區(qū)的青島東湖綠色節(jié)能研究院有限公司探訪時了解到，飛輪儲能技術(shù)目前已規(guī)模化應(yīng)用于青島地鐵的多條線路，市場前景十分廣闊?？僧?dāng)記者想進(jìn)一步探究這項技術(shù)究竟如何高超之時，該企業(yè)總經(jīng)理萬思軍卻笑著先賣了個關(guān)子。

“在了解飛輪儲能技術(shù)之前，最好先了解清楚地鐵的運(yùn)行原理，不然聽起來容易迷糊?！比f經(jīng)理介紹，驅(qū)動地鐵列車行駛的能量來源是電壓穩(wěn)定的電網(wǎng)，它的剎車通常優(yōu)先采用再生制動技術(shù)，利用電動機(jī)的可逆性原理，在需要制動的情況下，將電動機(jī)切換成發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，利用車輛的慣性帶動電動機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生反轉(zhuǎn)力矩，將一部分的動能或勢能轉(zhuǎn)化為電能并加以儲存或利用，由此也能避免依靠剎車片剎車磨損產(chǎn)生粉塵帶來環(huán)境污染。

然而，回收的電能為避免帶來網(wǎng)壓波動，通常依靠地鐵列車的制動電阻把電能轉(zhuǎn)化成熱能來消散，這樣就會帶來幾個方面的影響?！耙环矫鏁斐伤淼纼?nèi)的溫度提升，另一方面則造成電力能源的浪費(fèi)。”萬經(jīng)理耐心地解釋說。

“面對地鐵列車頻繁啟停過程中大量制動能量浪費(fèi)，而傳統(tǒng)方式無法高效回收這部分能量，我們將院士團(tuán)隊的技術(shù)與地鐵場景實際需求結(jié)合，研發(fā)出了軌道交通飛輪儲能裝置。”萬經(jīng)理介紹，2022年，他們首先在青島地鐵3號線萬泉路站掛網(wǎng)試運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)果表明該系統(tǒng)具備適裝性，而且穩(wěn)壓效果好。

應(yīng)用磁懸浮，既是電動機(jī)也是發(fā)電機(jī)

萬經(jīng)理拿起一個飛輪儲能裝置模型介紹說，一整套的裝置里包含了磁懸浮軸承、高速電機(jī)、真空腔體、變流器以及風(fēng)冷或水冷裝置等部分，具體應(yīng)用時需要適配安裝在地鐵站的設(shè)備房內(nèi)，每套裝置的造價約300萬元。

“通俗來說，它既是一個電動機(jī)，又是一個發(fā)電機(jī)?！奔夹g(shù)出身的萬經(jīng)理接著解釋說，當(dāng)?shù)罔F列車進(jìn)站剎車時，再生制動會抬升網(wǎng)壓，此時飛輪儲能裝置會吸收電能，電網(wǎng)里多余的電就通過飛輪的電動機(jī)驅(qū)動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，把電能轉(zhuǎn)換成飛輪的動能儲存起來。

當(dāng)?shù)罔F列車出站啟動時，因為啟動功率較大，瞬時消耗的電能會驟然增加，這樣就會拉低電網(wǎng)的網(wǎng)壓。此時的飛輪裝置識別網(wǎng)壓變低后，就會及時輸出能量，轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍l(fā)電機(jī)”的狀態(tài)，將高速旋轉(zhuǎn)的飛輪動能用來發(fā)電，給列車提供啟動所需的能量。

從技術(shù)原理上看，這是一個完美的能量閉環(huán)：列車進(jìn)站制動，電能轉(zhuǎn)化為動能，飛輪高速旋轉(zhuǎn)儲能；列車出站啟動，飛輪釋放能量驅(qū)動列車。“整個過程高效、清潔、閉環(huán)，無需任何化學(xué)介質(zhì)，也不存在衰減或污染問題，循環(huán)壽命長達(dá)20年以上，在功率密度、響應(yīng)速度、安全性和全生命周期成本方面都具有顯著優(yōu)勢，尤其適合軌道交通這類高頻次、大功率、高可靠性的應(yīng)用場景?！比f經(jīng)理說。

節(jié)電超30%減碳超40%，已在多條地鐵線推廣

記者了解到，目前這一技術(shù)已在青島地鐵1號線、2號線、3號線、6號線以及藍(lán)谷快線等多條地鐵線路規(guī)模化應(yīng)用。每天，當(dāng)?shù)罔F列車平穩(wěn)進(jìn)站、剎車制動的瞬間，這些應(yīng)用的飛輪儲能裝置便悄然啟動，就像一位不知疲倦的“能量管家”一樣，把列車原本浪費(fèi)的制動動能高效回收、再精準(zhǔn)釋放，為下一段行程注入綠色動力。

這一技術(shù)應(yīng)用所帶來的經(jīng)濟(jì)和社會效益同樣令人振奮。根據(jù)青島東湖綠色節(jié)能研究院有限公司提供的數(shù)據(jù)，以藍(lán)谷快線為例，單套飛輪儲能裝置日節(jié)電達(dá)2000度，全線6個站點全年可節(jié)省電費(fèi)超過310萬元?！芭c此同時，系統(tǒng)綜合節(jié)電率達(dá)30%，碳排放降低40%，換算成環(huán)保賬，年減碳量超過4000噸，相當(dāng)于為城市種植了40萬棵樹木?！比f經(jīng)理說，這些數(shù)字背后，是實實在在的降本增效，更是對“雙碳”目標(biāo)的堅定響應(yīng)。

據(jù)介紹，眼下，飛輪儲能技術(shù)已陸續(xù)在杭州、武漢等城市軌道交通逐步開展應(yīng)用。而在應(yīng)用場景上，也逐步擴(kuò)展到獨(dú)立電站電網(wǎng)調(diào)頻、火儲聯(lián)合調(diào)頻、超算中心等更廣泛的儲能場景中，預(yù)計今年簽單額將達(dá)3.8億元，有望成為綠色能源體系中的標(biāo)準(zhǔn)配置。

（半島全媒體記者 徐杰）

來源：大眾新聞·半島新聞