坎德拉（深圳）科技創新有限公司產品研發經理 柳哲

2019年5月18-20日，中關村儲能產業技術聯盟、中國科學院工程熱物理研究所舉辦“ESIE2019儲能國際峰會暨展覽會”，坎德拉（深圳）科技創新有限公司產品研發經理 柳哲在會上發言。

各位領導、各位同行專家大家好，今天由我來匯報一下我們公司的飛輪儲能這個產品，以及它的一個技術優勢。簡單介紹一下我們公司，我們公司是2016年成立的，主要是以高性能磁懸浮飛輪儲能技術為核心的公司，當然我們也有另外一個業務是機器人，機器人因為上面也是搭載了力矩陀螺，通過這個力矩陀螺通過一個姿態的控制，控制機器人的爬坡或者加速這樣的一個過程。當然更核心的是我們的磁懸浮飛輪儲能系統，我們的團隊來自于國內外各大知名的高校，包括劍橋大學、國防科大、南洋理工大學等等。研發團隊有200個人，研發占比大概有80%以上，申請的專利在這個磁懸浮飛輪儲能這個領域已經有超過100項。我們公司已經吸引了很多知名的投資機構。

目前為止針對我們這個飛輪儲能系統我們已經跟一汽、國電投還有一些其他企業形成了戰略合作關系，因為我們現在主導的一個方向一方面是往汽車領域發展，相當于搭載到電動汽車上，進行一個制動能量回收，在它需要啟動加速的時候進行能量高功率的釋放，這樣可以彌補鋰電池充放電次數比較低，電流限制比較大的一個局限。在汽車領域已經跟一汽集團建立了合作關系，現在已經針對他們的一款車型進行測試。另一方面我們對這個方向發展就是往電力系統的方向發展，這個我們跟國電投也是已經簽署了戰略合作的一個協議。

大家都是專家，我就不介紹飛輪儲能的優勢，主要介紹一下我們的產品，我們產品現在有三代：主體規格額定功率是100千瓦，峰值達到250千瓦，儲能量是250kW，主要是往汽車產業發展，到第三代的時候它的體積和重量大大減小了，現在體積做到最小，重量最低大概是26升，27kg這樣的一個水平。包括飛輪儲能系統的絕大部分技術都是我們自主研發開發的技術。針對我們這個產品它的優勢首先是我們自主研發的磁懸浮軸承技術，壽命長達20年以上，內損特別低，二是電機技術，我們采用特殊的永磁同步電機，負載效率高達97%，按峰值功率來算可以達到99%，這個電機在現有國內成熟電機生產下有比較好的量產性。免維護，系統穩定性高。能量0.2-2kwh，功率100kW-500kW，可根據客戶需求定制。

接下來仔細介紹一下我們的核心技術，首先是超導磁軸承技術以及控制技術，還有超高效率的永磁同步電機技術，還有磁軸承的控制技術，還有低自放電一體化技術，先進復合材料轉子技術，電力電子與電力變換技術。

這個軸承來講在飛輪領域基本上就是三種軸承，機械軸承、滾動軸承、滑動軸承以及磁懸浮軸承，眾所周知磁軸承沒有機械接觸，無摩擦，無需潤滑，它可以支撐飛輪轉子到比較高的轉速，精度可以比較高。因為它是一個電磁控制，電磁控制可以在懸浮過程中再現它的干度跟阻尼是可以調節的，它可以適應各種工況。

具體來講我們這個磁軸承技術鏡像來講我們做過電磁軸承技術，本體來講就是電磁軸承還有混合磁軸承，軸向就是永磁加上電磁混合的磁軸承技術。在控制技術方面我們采用交叉反饋，我們有不同的算法，有基于DSP，同時也有基于DSP跟HPGA的控制算法，這完全都是我們自主開發的。它的一個更大的優勢就是我們在額定轉速3000轉速的條件下它的損耗，整個系統的額定功率是100千瓦，磁軸承損耗僅僅是5-10瓦這樣一個水平，所以磁軸承的損耗幾乎可以忽略，就是在飛輪高速旋轉的過程中的時候。

電機是飛輪儲能系統里面一個很核心的部件，我們的電機采用一個非常特殊的設計，采用的是哈爾巴赫永磁同步，哈爾巴赫陣列是為了減少背部的漏磁，降低損耗，無鐵芯，在負載條件下鐵芯損耗比較大，我們采用無鐵芯還有無磁阻尼，整體把電磁負載損耗降得很低。尤其是待機損耗，假設轉子保持在30000轉，待機損耗僅僅就是5瓦左右，所以整個系統損耗幾乎就是它處于真空中的一個封阻。右邊就是電機的負載損耗還有待機損耗，負載主要是定子同損，效率負載損耗只有3%，效率就是97%，待機損耗非常低，大概只有5瓦。

整機的散熱技術我們知道電機發熱是整個飛輪儲能系統里面一個很大的部分，我們針對這個散熱從本體電機本體定子的散熱以及驅動器的散熱都作了大量的工作，包括反流設計的角度還有一些實驗上的驗證測試都做了大量的工作，這個是我們大概的一個示意圖。這個驅動器都是我們自己設計然后自己研發的。

另外就是我們的轉子的技術，我們的飛輪主體是采用碳纖維復合材料以及輪轂，我們采用的是一個高強度的碳纖維技術，現在做的破壞測試就是最大線速度可達980m/s，高安全系數設計，下面是示意圖。

飛輪儲能系統的安全性是非常重要的，對于安全性的設計首先我們從設計的角度來講就會將它飛輪轉子主體的安全余量做得非常高，第二方面即便這個飛輪主體的碳纖維復合材料破裂，但是碳纖維跟金屬材料不同，它破裂之后碳絲速度該低，全部會破壞成很細小的碳絲，在破碎過程中釋放大量的能量，這樣會大大降低破壞性。下圖是我們在超速實驗過程中轉機的仿真，可以看出不會轉碎。

總體我們圍繞高性能飛輪儲能系統開發了很多項目，也申報了很多專利，包括飛輪轉速本身，拓撲結構，電磁軸承，混合磁軸承，電機設計，各個領域，各個方向我們都有申請很多專利。包括項目經驗方面，我剛剛也提到了我們公司除了高性能飛輪儲能系統之外，我們還有做機器人，機器人它搭載了力矩陀螺，通過力矩陀螺控制它的姿態，進行加速的過程。

我們要面向的領域我剛剛也說了，首先就是汽車領域，我們跟一汽已經合作就是要針對他們一款車型搭載測試，第二就是軌道交通方面，還有港口吊機，對于電力系統我們現在在做25度電規格的飛輪儲能項目，現在也已經在進行中。我的匯報就到這里，謝謝大家。