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2024年第11期技术研究

MW级储能飞轮的安全防护措施

岳春辉 李跃峰 史栓保 魏晓钢

 中海油新能源二连浩特风电有限公司 内蒙古 二连浩特 011100

摘要：针对中海油新能源二连浩特风电有限公司牵头承担的2020年度内蒙古科技重大专项

（2020ZD0017）“MW级飞轮储能关键技术研究”，从飞轮本体的设计、制造、安装、调试、运行环节几

方面制定了系统安全防护措施，对飞轮本体采取五级防护，保障示范工程安全稳定运行。

关键词：储能飞轮 安全防护 安全管理 质量管理

储能是智能电网的重要组成部分和关键支撑置一定数量烟感及温感，连接火灾报警控制器，

技术。飞轮储能是利用电机驱动飞轮升速储能、经过火灾报警逻辑设计，联动声光报警装置等，

飞轮降速带动电机发电释能的大功率物理储能技实现火灾自动探测与灭火。

术，具有功率等级范围宽、效率高、响应快、可1.4 继电保护系统

高频次充放电、安全性好、寿命长、维护少和环飞轮储能系统接入风电场35 kV母线和高压

境友好等一系列特点，特别适合短时高频次储能。开关配置保护主要包括：速断保护、过流保护、 接

2020年度内蒙古科技重大专项（2020ZD0017）地保护。同时接入主变低压侧跳闸后联跳断路器。

“MW级飞轮储能关键技术研究”，其示范工程采储能线路发生事故时，线路保护能快速反应，切

用了3台单机1 MW的飞轮组成飞轮阵列，与3 断储能单元与电网的连接，保证电网的安全运行

MW电化学储能系统组成混合储能系统。基于中[3]

和迅速切除故障。

核集团和中海油集团的安全管理理念，对示范工1.5 计算机监控系统

程的安全管理工作高度重视，严把安全质量关，计算机监控系统集先进的计算机软硬件技术、

[1]

保障示范工程安全建造，稳定运行。自动控制技术和网络通信技术于一身，实现全站

1 飞轮储能系统安全管理的要点分析设备实时监视、控制、告警、能量管理功能，能

够最大限度地满足电力系统安全、稳定和高效运

飞轮储能模组是飞轮储能系统的基本组成单行的要求。系统主要用于储能电站内部各测控、

元，一个飞轮储能模组由一个飞轮储能装置和一保护以及其它设备数据的监控，并能通过高级应

个机侧变流器组成，可实现电能——动能——电用功能扩展其他功能。

能的高效率转换。飞轮储能模组设置有安全保护

措施，当检测到飞轮储能装置内部故障时，FMS2  开展多方面安全管理工作

（飞轮管理系统）控制飞轮储能模组停止工作。聚焦磁悬浮飞轮系统的安全管理，通过深入

1.1 飞轮管理系统FMS开展多方面的研究，旨在提升系统运行的安全性

飞轮管理系统FMS（Flywheel manage System）与可靠性，各子课题共同构建了一套全面的安全

对飞轮储能阵列（单元）内的飞轮储能模组的电管理体系。

压、电流、电量状态（SOC），温度、真空、隔离2.1  磁悬浮转子高速跌落损伤机制

开关，充放电，保护等参数和控制进行管理，同研究磁悬浮转子高速跌落动力学、热力学与

时能通过控制器局域网（CAN）总线或其他方式摩擦学