未来飞轮技术；车辆、航海、航空、航天电力系统

飞轮技术有可能成为目前Ni-H₂电池的替代品用作次级储能装置，因此受到重视。本节将简要介绍这项技术在代替可再充电电池而作为次级储能装置时的实际运行方式。

众所周知，可再充电Ni-H₂电池设计寿命大概是6～7年，但是国际空间站的寿命约为15年^［5］。因此需要周期性地更换电池组，也就意味着会不断地产生相应的费用开销。NASA想要在国际空间站应用飞轮来储能，这样就可以减少电池更换和发射重量及费用。

飞轮储能系统（Flywhee lEnergy Storage System，FESS）如图7-5所示。它可以替代电池及其附件。此外，根据电池和飞轮的特性，我们将主要的功率需求归纳在图7-6和图7-7中。每一个飞轮储能单元（Flywheel Energy Storage Unit，FESU）由2个飞轮模块及其控制电路组成^［5］。每个飞轮模块主要包括：

图7-5 飞轮和电池混合储能系统

图7-6 国际空间站BCDU/电池系统关键功率需求

图7-7 飞轮储能系统（FESS）关键功率需求

1）复合转子；(www.xing528.com)

2）电动机/发电机；

3）磁执行机构；

4）轴承系统；

5）旋转制动系统；

6）传感器；

7）外壳。

在轨道能被太阳照射的部分，反向旋转的飞轮，从PV系统获取能量并达到最大转速，转速在60000r/min到70000r/min之间，为飞轮的储能过程^［5，6］。在轨道的“日蚀”部分，飞轮驱动发电机，将电能输出到首级母线，其转速随即从最大减到约20000r/min，为飞轮的释能过程^［5，6］。

以上讨论的是FESS的基本运行模式。有必要说明一点，采用FESU替代BCDU及电池模块可能会给系统稳定性及交互影响带来某些不确定因素。因此，在应用FESU之前还必须对诸如故障保护、电流分配、电能质量和整个系统稳定性等主要问题进行全面检查，这些问题都非常关键^［6］。