坎德拉（深圳）科技創(chuàng)新有限公司產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)理 柳哲

2019年5月18-20日，中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟、中國科學(xué)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(chuàng)新有限公司產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)理 柳哲在會上發(fā)言。

各位領(lǐng)導(dǎo)、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(chǎn)品，以及它的一個技術(shù)優(yōu)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(shù)為核心的公司，當(dāng)然我們也有另外一個業(yè)務(wù)是機(jī)器人，機(jī)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(tài)的控制，控制機(jī)器人的爬坡或者加速這樣的一個過程。當(dāng)然更核心的是我們的磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)，我們的團(tuán)隊來自于國內(nèi)外各大知名的高校，包括劍橋大學(xué)、國防科大、南洋理工大學(xué)等等。研發(fā)團(tuán)隊有200個人，研發(fā)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(lǐng)域已經(jīng)有超過100項。我們公司已經(jīng)吸引了很多知名的投資機(jī)構(gòu)。

目前為止針對我們這個飛輪儲能系統(tǒng)我們已經(jīng)跟一汽、國電投還有一些其他企業(yè)形成了戰(zhàn)略合作關(guān)系，因為我們現(xiàn)在主導(dǎo)的一個方向一方面是往汽車領(lǐng)域發(fā)展，相當(dāng)于搭載到電動汽車上，進(jìn)行一個制動能量回收，在它需要啟動加速的時候進(jìn)行能量高功率的釋放，這樣可以彌補(bǔ)鋰電池充放電次數(shù)比較低，電流限制比較大的一個局限。在汽車領(lǐng)域已經(jīng)跟一汽集團(tuán)建立了合作關(guān)系，現(xiàn)在已經(jīng)針對他們的一款車型進(jìn)行測試。另一方面我們對這個方向發(fā)展就是往電力系統(tǒng)的方向發(fā)展，這個我們跟國電投也是已經(jīng)簽署了戰(zhàn)略合作的一個協(xié)議。

大家都是專家，我就不介紹飛輪儲能的優(yōu)勢，主要介紹一下我們的產(chǎn)品，我們產(chǎn)品現(xiàn)在有三代：主體規(guī)格額定功率是100千瓦，峰值達(dá)到250千瓦，儲能量是250kW，主要是往汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，到第三代的時候它的體積和重量大大減小了，現(xiàn)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(tǒng)的絕大部分技術(shù)都是我們自主研發(fā)開發(fā)的技術(shù)。針對我們這個產(chǎn)品它的優(yōu)勢首先是我們自主研發(fā)的磁懸浮軸承技術(shù)，壽命長達(dá)20年以上，內(nèi)損特別低，二是電機(jī)技術(shù)，我們采用特殊的永磁同步電機(jī)，負(fù)載效率高達(dá)97%，按峰值功率來算可以達(dá)到99%，這個電機(jī)在現(xiàn)有國內(nèi)成熟電機(jī)生產(chǎn)下有比較好的量產(chǎn)性。免維護(hù)，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。能量0.2-2kwh，功率100kW-500kW，可根據(jù)客戶需求定制。

接下來仔細(xì)介紹一下我們的核心技術(shù)，首先是超導(dǎo)磁軸承技術(shù)以及控制技術(shù)，還有超高效率的永磁同步電機(jī)技術(shù)，還有磁軸承的控制技術(shù)，還有低自放電一體化技術(shù)，先進(jìn)復(fù)合材料轉(zhuǎn)子技術(shù)，電力電子與電力變換技術(shù)。

這個軸承來講在飛輪領(lǐng)域基本上就是三種軸承，機(jī)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(jī)械接觸，無摩擦，無需潤滑，它可以支撐飛輪轉(zhuǎn)子到比較高的轉(zhuǎn)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(xiàn)它的干度跟阻尼是可以調(diào)節(jié)的，它可以適應(yīng)各種工況。

具體來講我們這個磁軸承技術(shù)鏡像來講我們做過電磁軸承技術(shù)，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(shù)。在控制技術(shù)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(fā)的。它的一個更大的優(yōu)勢就是我們在額定轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)速的條件下它的損耗，整個系統(tǒng)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(zhuǎn)的過程中的時候。

電機(jī)是飛輪儲能系統(tǒng)里面一個很核心的部件，我們的電機(jī)采用一個非常特殊的設(shè)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(fù)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(fù)載損耗降得很低。尤其是待機(jī)損耗，假設(shè)轉(zhuǎn)子保持在30000轉(zhuǎn)，待機(jī)損耗僅僅就是5瓦左右，所以整個系統(tǒng)損耗幾乎就是它處于真空中的一個封阻。右邊就是電機(jī)的負(fù)載損耗還有待機(jī)損耗，負(fù)載主要是定子同損，效率負(fù)載損耗只有3%，效率就是97%，待機(jī)損耗非常低，大概只有5瓦。

整機(jī)的散熱技術(shù)我們知道電機(jī)發(fā)熱是整個飛輪儲能系統(tǒng)里面一個很大的部分，我們針對這個散熱從本體電機(jī)本體定子的散熱以及驅(qū)動器的散熱都作了大量的工作，包括反流設(shè)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(qū)動器都是我們自己設(shè)計然后自己研發(fā)的。

另外就是我們的轉(zhuǎn)子的技術(shù)，我們的飛輪主體是采用碳纖維復(fù)合材料以及輪轂，我們采用的是一個高強(qiáng)度的碳纖維技術(shù)，現(xiàn)在做的破壞測試就是最大線速度可達(dá)980m/s，高安全系數(shù)設(shè)計，下面是示意圖。

飛輪儲能系統(tǒng)的安全性是非常重要的，對于安全性的設(shè)計首先我們從設(shè)計的角度來講就會將它飛輪轉(zhuǎn)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(fù)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(xì)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(zhuǎn)機(jī)的仿真，可以看出不會轉(zhuǎn)碎。

總體我們圍繞高性能飛輪儲能系統(tǒng)開發(fā)了很多項目，也申報了很多專利，包括飛輪轉(zhuǎn)速本身，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電磁軸承，混合磁軸承，電機(jī)設(shè)計，各個領(lǐng)域，各個方向我們都有申請很多專利。包括項目經(jīng)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(tǒng)之外，我們還有做機(jī)器人，機(jī)器人它搭載了力矩陀螺，通過力矩陀螺控制它的姿態(tài)，進(jìn)行加速的過程。

我們要面向的領(lǐng)域我剛剛也說了，首先就是汽車領(lǐng)域，我們跟一汽已經(jīng)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(jī)，對于電力系統(tǒng)我們現(xiàn)在在做25度電規(guī)格的飛輪儲能項目，現(xiàn)在也已經(jīng)在進(jìn)行中。我的匯報就到這里，謝謝大家。