近日,记者来到陕西榆林能源集团杨伙盘煤电公司。在公司升压站北侧,4排灰白色储能机柜整齐排列,机柜发出轻微的电流声。这里是西北首台套兆瓦级飞轮储能系统的“安家”之处。
近日,陕西榆林能源集团“基于飞轮储能的火电厂调频技术研究与应用”项目通过验收,验收意见显示:项目完成了计划任务书规定的研究工作与工程应用,总体技术指标达到设计要求。其中,利用飞轮储能技术,火电厂月均一次调频合格率由之前的70%提升至82.38%、单机最高为88%,系统响应时间小于等于100毫秒,充放电转换时间小于50毫秒。
在电网考核体系下,每次调频的合格率、投入率、响应速率均有明确要求。杨伙盘煤电公司总工程师白海军说,火电厂调频能力上不去,拿不到辅助服务收益,直接影响公司利润。他告诉记者,火电机组深度调峰时,金属部件会承受巨大压力,汽轮机数字电液控制系统频繁动作加剧设备磨损。飞轮储能的介入,正是为了承担一次调频中的高频分量,减少数字电液控制系统频繁动作,提升火电厂调频能力。
这套由杨伙盘煤电公司主导实施、厚德绿能(榆林)能源科技有限公司承建的飞轮储能系统,总规模为8兆瓦/0.32兆瓦时,由8台单机1兆瓦/0.04兆瓦时的飞轮储能单元组成,通过独立间隔并列接入机组6千伏厂用电工作段,与660兆瓦级火电机组协同参与一次调频。
“不用调频的时候,飞轮就像陀螺一样保持高速旋转;需要调频的时候,飞轮转速在9000到5000转之间快速变化,释放或吸收能量,响应特别快。”白海军说,飞轮承担高频分量后,火电机组输出功率峰值明显降低、出力波动显著收窄、汽轮机等主机设备的频繁动作随之减少。与此同时,一次调频辅助服务收益可提升约2倍,静态回收期在4到7.5年以内。
这一技术路径正获得政策层面的明确支持。去年9月,国家发展改革委、国家能源局联合印发《新型储能规模化建设专项行动方案(2025—2027年)》,明确提出“研究煤电机组与电化学储能、飞轮储能、热储能等新型储能项目联合运行,优化运行方式,提升调节能力”。
清华大学电机工程与应用电子技术系教授李永东表示,飞轮储能是物理功率型储能,核心优势在于毫秒级响应、百万次充放电频次和长寿命,正好契合电网对惯量支撑和一次调频的刚需。
作为西北首台套兆瓦级飞轮储能与660兆瓦级火电机组协同调频的示范工程,杨伙盘项目在强电磁干扰环境下完成了从系统集成、电磁防护到控制融合的全链条工程验证。随着新能源占比持续提高,飞轮储能与火电联合调频,正为提升电网稳定性、促进新能源消纳提供一条可复制、可推广的技术路径。
李永东认为,未来,飞轮储能不会“单打独斗”,而是走“飞轮+电化学电池”的路线。飞轮负责毫秒级至分钟级的高频调节,电化学电池负责长时调节,两者互补,既保护电池寿命,又能使收益最大化。