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飛輪儲能技術為能源儲備續航

鉅大LARGE  |  點擊量:4815次  |  2018年05月25日  

  近幾年,我國儲能產業的整體發展態勢較好,儲能產業已基本上具備了實施商業化的條件——一方面,各種儲能技術的研發應用日漸成熟,儲能成本顯著下降;另一方面,以儲能技術研發應用為核心的企業也開始嶄露頭角,而首屈一指的就是北京泓慧國際能源技術發展有限公司(以下簡稱泓慧能源)。

  泓慧能源成立于2015年4月14日,是一家軍民融合、航天技術轉民用的高科技企業,可提供先進的飛輪儲能技術和節能服務,技術團隊曾獲國家技術發明一等獎,公司已獲得國家發明專利2項,有10項國家發明專利被受理,獲得12項軟件著作權,并于2016年底被評為“國家高新技術企業”。

  泓慧能源產品在軌道交通、電網和工廠緊急保電系統、UPS不間斷電源、新能源、石油開采、航天特種等領域有著廣泛應用前景。目前,其已逐步在部分數據中心、地鐵線、新能源儲能等領域開始進行試點。未來儲能行業將為我國經濟增長、綠色能源發展創造巨大價值。

  厚積薄發順勢而為

  泓慧能源由國家技術發明一等獎獲得者領銜,匯聚來自著名高校和科技研究所的航天、電力電子、自動控制和能源領域的頂尖專家學者,開發出了國際領先的具有完全自主知識產權的系列化飛輪儲能技術和產品。

  “為了響應習總書記提出來的軍民融合、航天技術轉民用的號召,我們于2015年成立了泓慧能源。而實際上,中國科學家對于飛輪儲能技術的研究已經有20多年了。”泓慧能源董事長王佳良在接受本刊記者采訪時表示。

  飛輪儲能是指利用電動機帶動飛輪高速旋轉,將電能轉化成動能儲存起來,在需要的時候再用飛輪帶動發電機發電,將動能轉化為電能的儲能方式。“以前這項技術最早是用在衛星上面的,能夠有效提高衛星的分辨率,將衛星的精度由幾百米、幾十米細化到幾米甚至幾厘米。而隨著技術的發展與成熟,其在民用領域和特種特種當中也有著廣泛應用。”王佳良說。

  而國外對于這項技術的研發與應用肯定是對中國進行保密封鎖的。“在國外,飛輪儲能技術做得最好的是波音公司、雷神公司,但其保密級別也很高。所以,我們國家在上世紀90年代就下達了研發任務給軍隊、高校等團隊,而高校團隊也是后來做得最出色的——也就是北京特種航天大學團隊。”王佳良介紹道,“團隊人員從上世紀90年代就開始研究,到2007年時,他們就在衛星應用領域實施成功了。同時,該團隊中的核心技術人員還榮獲了國家技術發明一等獎,這個獎項在之前的許多年都是空白,其含金量很高。”因而,從技術層面來看,該團隊代表著當時飛輪儲能技術的最高水平,包括后來“一箭20星”上的數顆衛星使用的就是該技術。

  王佳良回憶道:“大約是在2014年時,國家開始倡導‘軍民融合’,我們就在積極尋找合作伙伴。”經過相關領導的推介,泓慧能源管理團隊與技術團隊走到了一起。“據我們的多方了解,飛輪儲能技術將來在民用方面的普及也會有廣闊前景。于是經過反復的溝通與交流,我們在2015年初成立了泓慧能源。”

  正所謂“君子謀時而動,順勢而為”,管理團隊與技術團隊的“一拍即合”也為泓慧能源的順勢發展打下了基礎。2017年10月11日,國家發展改革委、國家能源局等五部門聯合印發了《關于促進儲能技術與產業發展的指導意見》(以下簡稱意見)。意見指出,我國儲能技術呈現出了多元發展的良好態勢——抽水蓄能發展迅速;壓縮空氣儲能、飛輪儲能、超導儲能和超級電容,鉛蓄電池鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池等儲能技術研發應用加速;儲熱、儲冷、儲氫技術也取得了一定進展,這標志著我國儲能技術發展進入到了一個嶄新時期。

  意見高度認可了既往以來的技術發展路線,同時還大膽預測我國儲能技術總體上已經初步具備了產業化基礎。意見的發布是對儲能技術與裝備發展現狀的一個“定調”,證明我國儲能技術總體上已處于從示范應用向商業化初期過渡的重要階段,必將引來一輪新的能源產業化浪潮,產生一批具有創新創造力的制造型企業。而在這一浪潮中,有著深厚技術底蘊與先發優勢的泓慧能源或成為儲能行業的“弄潮兒”,引領飛輪儲能技術的發展與進步。

  “飛輪儲能技術實際上是一種物理電池技術。”王佳良分析道,“傳統化學電池,如舊鉛酸電池、鋅錳電池以及當下最火的鋰電池等,它們大都是將化學能轉化為電能,而這類化學電池則存在著很多問題,比如受充電記憶效應影響,容量降低、壽命短;生產過程與處理環節需要巨大的環境成本等。而飛輪儲能電池則可以承受上千萬次的充放電,使用壽命可達20年,電池材質為合金鋼,其達到使用年限后,回收與處理也十分容易。”這可以說是真正意義上的節能環保電池了,“此外,在使用過程中主要依托于機械能與電能的轉化。從技術上來講,其還是一種大功率電池,能夠在瞬間釋放出巨大的功率來,在很多領域可以應用。”

  技術立業步步為營

  在飛輪儲能領域,目前泓慧能源于國內市場上的競爭對手較少,技術實力位于最前列。飛輪儲能領域的研發是一項系統工程,需要不同細分方向的研發人才分工合作,泓慧能源就聚集了北京特種航天大學飛輪儲能相關技術研發實驗室的人才團隊,擁有超過10年的研發經驗和技術儲備,競爭優勢明顯。

  泓慧能源的主要產品為飛輪儲能裝置,屬于物理電池,在充電狀態下,可將電能轉換成磁懸浮真空環境下高速旋轉的飛輪的動能;在放電狀態下,可將飛輪的動能轉換成電能。與傳統化學蓄電池相比,飛輪儲能產品具有工作環境溫度適應范圍廣、充放電次數多(達2000多萬次)、環保無污染、體積小、可經受大功率沖擊、壽命長(20年)、充放電速度快等優點。據悉,公司的產品目前可達到的最大轉速已超過30000轉/分鐘。

  2016年底,泓慧能源被評為“國家高新技術企業”。同年,泓慧能源飛輪儲能產品被成功列入到“第二屆軍民融合發展高科技成果展覽”產品名錄。公司擁有較好的渠道資源,目前主要在數據中心不間斷電源市場獲得訂單,正在大力開拓工業不間斷電源市場、軌道交通能量回收領域、風電與太陽能發電并網領域等市場。

  “我們現在于民用方面的探索已經初見成效,尤其是在數據中心行業的運用已較為成功。”王佳良自信地說,“我們與中科院旗下的上市公司中科曙光就數據中心行業的運用達成共識。”日前,應工信部邀請,公司高管赴烏鎮參加了第四屆世界互聯網大會并在大會上作了“飛輪儲能技術服務”的專題報告,該演講受到了參會的全球各界人士的一致好評。王佳良說:“原來傳統的數據中心行業要修很多電池房,還要建空調,占據了很多土地面積,而我們將來真正要改變的就是數據中心行業的模式,下一步將進入到模塊化快速布置的階段。”

  “另一方面,這項技術還可以用于環保節能、能量回收方面,這方面的主要表現為地鐵運用。”王佳良介紹道,“我們都知道,地鐵是個‘耗電大戶’,其最大的耗電就是進站時的剎車。在剎車過程中,熱能、電能的轉化會有多少不等的流失,而如果在站臺上運用我們的飛輪儲能技術,地鐵進站剎車時就能夠把能量都收集起來,在出站起步時我們再把能量‘還’給它。如此一來,能夠讓地鐵節省20%~30%的能耗。目前,我們已邁出了重要一步,很快就會在地鐵運用方面展開。”飛輪儲能技術還可運用于石油鉆井方面。“一般鉆井的深度是數千米,傳統鉆井要使用多架大型柴油機,而現在打井通過飛輪儲能技術就可大大節約能耗,”王佳良邊比劃邊說,“在石油鉆機下降時,飛輪系統可吸收制動能量;在石油鉆機提升時,飛輪系統可釋放存儲能量。”

  “近日,我們在成都中了一個標,是全球第二大晶圓代工廠芯片制造商格羅方德將斥資百億美元在成都建立12英寸晶圓廠,項目投資近百億美元。”王佳良說,“芯片廠對電能質量的要求是所有工業項目當中最高的——不能斷電,而且電能不能有任何波動。該項目原來是被幾家外國公司給壟斷的,而通過努力,我們拿下了這個訂單。”據介紹,未來在集成電路行業,在OLED(OrganicLight-EmittingDiode,有機發光二極管)、藍寶石晶體、生物制造等高端制造行業都需要用到飛輪儲能技術來提供保障、節約電能。

  在數據中心行業、環保節能等方面初步布局后,泓慧能源緊跟著國家步伐又將開啟新能源儲備的征程。“風能、太陽能依靠自然界風力、太陽能來發電具有不穩定性,而公司的產品可以為風力發電、太陽能發電并網時提供保護。從長遠來看,我們會努力把飛輪電池做得更輕、更加高效,將來會運用在新能源汽車、核磁共振等方面。”王佳良表示,新能源是必然趨勢,國家也在大力支持,但我們不能總是依靠國家的補貼。新能源發展的關鍵就是看誰能夠將技術發展到更高水平,同時還能把價格降下來。所以,我們也在加緊研發的,我們希望可以通過技術改造將成本降下來,為用戶提供更好的服務。

  務實致遠成就未來

  泓慧能源的辦公地點是一座十分別致的四合院,“泓慧堂”三個字在這青磚紅墻之間顯得異常靈動。泓慧能源首席財務官孟鐵柱博士告訴記者,公司的總部和銷售均在這座院子里,而研發中心及生產部門則在北京順義。王佳良介紹道,“我們公司里幾位北航教授都舍棄了在北航的發展機會而加入我們的行列,還有解放軍裝備學院的教授也直接辭職轉業到了我們公司來”,雖然公司分為了兩部分,但泓慧能源確卻是全體一心,共同為飛輪儲能事業奮斗著。

  “實際上,企業最重要的資產就是人才,我認為要留住人才,就不應讓企業變成一個人的企業,而是發展為大家的企業。所以,我們從一開始在股權設計方面就確定了高層人員和技術核心成員都要有股份的方針。”王佳良若有所思地說,“此外,更為重要的是,要讓大家都有一種使命感,充分認識到我們做的事業是一項能夠為國家、社會真正創造綠色環保的大業,使大家看到我們將來不僅僅是要做一家公司,而且是形成一項產業。同時,我們也愿意接納更多的合作伙伴通過資本的形式加入進來,因為這項事業就是要讓更多的人參與,共同做大、做強。”

  所以,掛牌新四板只是泓慧能源接觸資本的第一步。其未來長遠的戰略目標是要立足于飛輪UPS市場,瞄準全球技術前沿,持續研發,大力拓展能量回收、新能源儲能市場,以求在多個領域實現技術突破和產業升級。

  “新四板市場讓我們公司從剛開始起步就被塑造成為一家規范的企業,就是把‘路子’走對,也為登陸主板做一個很好的背書。”孟鐵柱由衷地說道,“企業的各個方面,比如人才建設、財務制度、銷售管理、內控制度等等都做得非常規范,知識產權建設也完善了很多。

  “實際上,對于我們來講,掛牌新四板以及將來登陸主板上市等都只是一些形式,這些東西都是外在的,其可以讓企業做得更規范,讓更多的人對泓慧能源更為了解、更有信心,”王佳良表示,“但企業不會把過多的精力或者重心放在這個上面,掛牌只是‘一聲鑼’的事情,而我們要走的路還很長——我們要通過團隊的努力把技術發展好,把我們的核心技術、企業價值觀打磨好,并且通過一代一代人傳承下去。也就是說,我們要做一項比我們的生命更長久的事業,這個事情對我們來講是更為重要的。”(文/本刊記者李姍姍)

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