日本山梨县验证: 用300kW飞轮平抑百万光伏电站输出变动

9月3日，山梨县甲府市的米仓山光伏电站举行了用于缓解百万光伏电站输出变动的“飞轮蓄电系统”的竣工仪式。在山梨县企业局建设的约1MW光伏电站隔壁，设置了输出功率为300kW，蓄电容量为100kWh的超导式飞轮蓄电系统验证试验设备。

完成的“飞轮蓄电系统” (摄影：日经BP社)

此为NEDO(新能源产业技术综合开发机构)“安全、低成本大规模蓄电系统技术开发”项目的一环，除了山梨县和铁道综合技术研究所外，还有KUBOTEK、古河电气工业和MIRAPRO三家公司参与。

山梨县建设的验证试验用百万光伏电站(摄影:日经BP社)

“飞轮蓄电系统”是指，将电力转换为飞轮的旋转运动，需要时候再以旋转运动发电的机制。此次的项目利用磁斥力悬浮起直径2m、重4吨的CFRP(碳纤维增强树脂基复合材料)飞轮，以非接触旋转，大幅降低了轴承的损失。磁斥力是由钇类高温超导线材制造的线圈和块体实现的。

每分钟最高为6000转

飞轮每分钟1000转以内时用电网电力旋转，超过1000次则使用百万光伏电站的电力，最快可达每分钟6000转(充电)。放电时，令驱动飞轮的马达发挥发电机的作用，将动能转换为电力。监控百万光伏电站的输出，控制飞轮侧的充放电使之消除剧烈的输出变动，从而使与电网并网的组合输出变得平均化。

在今后的验证试验中，将分别以毫秒(千分之一秒)、秒和分钟为单位设定多个时间，进行在其间将组合输出的变动幅度抑制在一定比例以下的实验。理论上，1MW光伏电站在接近最大输出功率的状态下出现剧烈的输出变动时，可在20分钟内将变动幅度缓解至三分之一左右。设想作为电网的短周期变动对策。

此次的系统构成为，百万光伏电站和飞轮蓄电系统使用了不同的光伏逆变器(PCS)，分别转换为交流后组合输出。飞轮蓄电系统安装了通用交流马达发电机，由转换器转换为直流后，用双向PCS再转换为交流，而后与百万光伏电站用PCS的输出组合并网。

据称，飞轮蓄电系统采用局部冷却技术等大幅抑制了外部的热渗透，用于冷却的基础负载为数kW。因此，马达发电机的损失+冷却负载的系统效率(充放电效率)已达到了80％以上。