盛伯浩 北京机床研究所副总师、教授

风场的能量存在较大的随机性，使风机能量输送出现波动。为了保障风力发电的稳定性，需要在风力发电系统中建立储能调配环节，实现以“丰”补“歉”，达到较稳定输电的目的。

风力发电因具有清洁环保、可持续再生等优点而备受瞩目。从广义上讲，风力发电机是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的太阳热能转换的动力机，因此它与太阳能光伏电池发电和潮汐发电一样属于自然施与的环保能源，尤其是近年来风电系统在提高风能利用效率，解决输配电联网等关键技术后使其应用获得了很大的发展。

但是作为利用自然资源的风电不仅受到地域环境、季节环流等气流变动的制约，也受到局域性的昼夜气流变化的影响。因为大气层中冷热空气的强烈对流扰动所形成的风速取决于太阳对大气的不均匀照射和地球表面各处吸热和辐射能力的不同因素的影响。由于风能与风速3次方成正比，通常当风速过低时风电就缺乏利用价值，反之当风速过高时为避免风机被风暴损坏则需要停机。因此风场的能量存在较大的随机性，使风机能量输送出现波动。为了保障风力输电的稳定性，需要在风力发电系统中建立储能调配环节，实现以“丰”补“歉”，达到较稳定输电的目的。

作为风电储能装置目前常用的有两类：一类是机械惯性储能，就是把充裕的风电能量转化为机械能存储；另一类为电量储能，即是把充裕的风电能量存储在铅酸蓄电池、电容蓄电装置或高功率密度锂离子电池内。对比这两类储能装置机械式惯性储能从体积、维护和使用寿命来讲均有较大的优势，尤其对大型风机，电量储能的蓄电池体积与发电功率成正比。但野外环境气温变化对蓄电池的性能影响比较敏感。

当风速转换为叶轮的动量时由于空气的弹性可压缩性决定了气体穿过风轮扫掠面时约有50%的动量传递损失，以及风力机系统传输损失使有效输出功率仅为理论输出功率的40%左右。因此当风速过低时，如v<3m/s时输出功率很小为不可利用区，需要储能装置释放能量维持电路输能。而当风速增加时可以把部分电能转化储存为飞轮的惯性能量， 以备下次风能不足时的补充。

飞轮惯性储能系统是一种飞轮与电机的组合装置。当它储能时电机作为电动机运转使飞轮通过增速来储能，而当释能时则电机作为发电机输出由飞轮释放的能量转化为电能。对未并入地区输配电网分散运行的风机来说，它对提高其运行质量的效果十分明显。风机的飞轮惯性的主要参数有以下两个：一是电机功率通常可取风机额定功率P的10%～20%；二是飞轮的储能E=（0.25～0.5）P（kWh）。飞轮储能E与其结构和运行参数有关，即E正比于飞轮外圆半径R的立方和飞轮材料强度σ的乘积，故采用高强度的材料可以获得高弹性极限条件下的飞轮转速，可以用紧凑的结构取得最大的储能功效。