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近日，长江设计集团设计公司机电院申请的国家发明专利“一种集成磁悬浮飞轮储能的风力发电机组”正式获得国家知识产权局授权，这是机电院在海上风电和储能领域获得的首个发明专利授权，是该领域的重大突破。据统计，集团在海上风电领域授权专利已超50项。
近年来，随着以光伏发电、风力发电为代表的新能源发电场站在电力系统电源中的占比逐渐升高，电力系统的频率惯性显著下降，常规火电机组的调频和调峰压力剧增，威胁了电力系统的安全稳定运行。国家及地方能源管理机构先后发文，对并网发电的新能源电站提出了有利于系统安全稳定运行的功能要求，其中多次提到了储能技术。
目前，国家及地方对新能源场站的一次调频能力提出了刚性要求。以风力发电为例，为了实现一次调频功能，如果不配置储能等额外功率来源，则在系统频率跌出人工频率死区时，风电场需要预留一定量的备用发电容量以实现风电功率的快速支援；在系统频率超过人工频率死区时，通过桨距角控制等机械装置的调节来减少捕获的风能，实现风电功率的减小。前者会造成发电量的损失，长期运行时经济性较差；后者一方面调节速度较慢，另一方面机械装置的频繁动作可能会增大机械磨损，增加风机维修风险、减小风电机组寿命。
该发明专利提出了一种集成磁悬浮飞轮储能的风力发电机组，在空间结构上采用磁悬浮轴承的超高速飞轮储能系统安装于风力发电机组的塔筒底部，在电气连接上风力发电机组与磁悬浮飞轮储能系统并联连接。此项发明专利具有“五小五高”特点：机械储能运行风险小、集成安装建设成本小、磁悬浮无摩擦运行损耗小、百万级循环维护成本小、取代耗能电阻风机成本小；风电机组涉网综合性能高、分布式控制灵活度和可靠性高、有功功率调节响应速度高、无功调节近零损耗效率高、参与辅助服务项目风电场收益高。随着国家和地方政府将储能逐渐纳入风电场竞争性配置内容，本发明在大规模风电场，特别是建设和运维成本昂贵的海上风电场具有广阔的应用前景。
来源：长江设计集团
