（CS03 北京中诚安源电力技术有限公司）
1.概述
移动式飞轮储能应急供电系统整合目前世界上先进的磁悬浮飞轮储能UPS、柴油发电机组、智能化控制设备，为关键用户提供不间断，高品质，长时间的电源供给。
系统采用车辆一体式设计，具有良好的越野性；对各种路面适应性好，具有整体性能稳定可靠、操作简便、噪声低、排放低和维护性好等特点，满足户外应急供电需要。
2.系统组成
移动飞轮储能应急供电系统系统主要由飞轮储能器、UPS电源、监控系统、柴油发电机、油机快速起动装置、ATS双电源控制器、输配电装置、集装箱体或移动承载车辆以及平衡支撑、电动线盘等组成。
系统拓扑图如图1所示。
3.系统功能和特点
1）提供不间断电源
移动式飞轮储能应急供电系统与市电配合双路供电，在市电出现波动、瞬断、间断、维修等问题期间可正常供电，保障重要设施、单位的不间断供电。在市电出现重大问题时，提供至少6h以上的正常电力供应。系统由于CSUPS采用实时在线互动模式，所以为客户端重要负载提供了真正意义上的零毫秒级电力应急供应。
2）提供大容量电源
在最小的空间内提供最大容量120～1000kVA电力保障。
3）高品质电源的保障
输出电压稳定性为±1％
输出频率为50Hz（±0.2％频率漂移）；
适应100％全部突加负载；
负载功率因数从0.7滞后到0.9超前；
冷却、通信和控制电源都有双备份；
输入电压范围为-15％～+10％；
输入功率因数为0.99；
输入谐波＜3％；
浪涌抑制器符合IEEE587标准。
图1 系统拓扑图
4）机动灵活
系统采用集装箱式、可移动设计，UPS电源可与油机采用一体或分体式设计等，具有良好的越野性和对各种路面的适应性，适应于全天候的野外露天作业。
5）持久性
当油机起动可带载后，负载转由油机继续供电（在工作中不加油的情况下，系统可持续供电6h）
6）高可靠性
① 系统无蓄电池元件：本方案全部采用以磁悬浮飞轮为储能不间断电源作为系统核心部件，整个系统不含蓄电池；而传统蓄电池，是供电系统中70％以上系统故障的来源。
② 油机起动增强单元：专业设计的柴油机快速起动模块“GenStart”可为发电机提供高达1725A（DC24V）的冷起动电流；提高发电机起动成功率达50倍。
③ 全球领先的多路冗余配电方案：采用最大4路输入的多重冗余方式，最大程度地增加了系统的可靠性。确保电力供应万无一失。其中优先级为1＃＞2＃＞3＃＞4＃（见图2）。控制逻辑可编程，可最大限度满足用户需求。
7）全智能，操作、维护简单，使用寿命长
UPS系统的使用寿命超过20年。系统采用的CSUPS设备，提供一套全面的、完整的、准确的时时监控系统（View）；可以时时监控系统的运行、健康状况。根据预先程序设定，系统工作过程完全智能化，减少人为操作带来的风险，系统可靠性大大提升。同时，所有数据可以上传到监控中心，便于远程监控和管理。(www.daowen.com)
图2 系统简图
后备柴油发电机组处于冷备份状态，减少电力保障中的燃料消耗，降低二氧化碳的排放。机械飞轮储能代替化学电池储能，有害排放为0；系统整体效率高，节省电力及配套设备能耗，提高单位面积功效；系统适应环境能力强，可节省辅助设备（如空调等）投入。
9）超强的环境适应能力（系统可在-20～40℃，无空调的环境下正常使用）
因系统整体不含蓄电池元件，因此系统不受使用蓄电池元件对环境温度的限制，系统可在-20～40℃，无空调的环境下正常使用；（而传统蓄电池系统正常工作温度20～23℃）；
4.关键设备描述
1）飞轮储能式UPS单元（见图3）
① 主要性能特点简介：飞轮储能不间断电源（UPS）是一种完全集成的在线互动式系统，它可以使用飞轮以旋转质量的形式存储机械能。当公用设施电力中断时，UPS将存储在飞轮中的机械能转换成电能。该能量供应到外部负载，直到下列条件之一出现：
ⓐ 备用发电机接过承担负载的工作；
ⓑ 公用电力恢复正常；
ⓒ 飞轮耗尽能量。
一旦公用电力恢复，系统在工作无中断的情况下，将负载电路转回使用公用电力。
图3 UPS单元外形
该UPS可用于各种商业电力用途。该系统提供电压调整和断电保护。这是为了提供调整好的电力以弥补临界负载、跌落、骤增或断电。飞轮储能不间断电源（UPS）具有最先进的功率调节性能，同时保持现有的业界最小体积。利用飞轮系统物理储能替代了传统蓄电池不可靠的化学储能方式，来提供市电供电瞬断或停电时起动发电机所需的过渡能源。
② 系统结构布局简介：飞轮模块、UPS控制电源、真空泵、操控面板、输入输出隔离开关、旁路开关等均集成安装在设备内，内部设备安装位置（见图4）及控制柜外形结构（见图5）。
图4 内部设备安装位置
图5 控制柜形结构
③ 系统控制原理图：系统控制原理如图6所示。
④ 标准配置：飞轮储能、再充电时间小于150s、静态旁路及接触器、双向变换器、现场事故急停开关（EPO）、R232或R485串联接口、LCD监控屏、可编程输入和输出（通信）、冗余冷却风扇、自动再起动（可编程）、反馈保护、自我检测、全部关键部件的监控和报警、电压调整及功率因素改善。
在线互动式系统，R232或R485串联接口。
6.适用范围
图6 系统原理图
适用于各种商业用电和政府用电的不间断电源保障，该应急供电系统目前广泛应用于电力、电信、石油开采、地质勘探等行业。
7.实际应用情况
从2008年进入市场以来，本公司产品得到电力系统的广泛认可和高度评价。目前开发的飞轮储能UPS供电系统在国内电力行业广泛应用。
北京电力公司2009年采购2台250kVA飞轮储能UPS应急供电系统，用于60年大庆天安门广场的保电工作。
上海电力公司2010年采购2台250kVA飞轮储能UPS应急供电系统，用于上海世博会的保电工作。
广州电力公司2010年采购2台500kVA飞轮储能UPS应急供电系统，用于广州亚运会的保电工作、金砖国家领导人第三次会晤的保电工作、博鳌亚洲论坛2012年会的保电工作、广东省党代会的保电工作等。
山东电力公司2010年采购2台1000kVA飞轮储能UPS应急供电系统，2011年又继续采购5台750kVA飞轮储能UPS应急供电系统。用于2012年亚洲沙滩排球运动会保电工作。
内蒙古电力公司2011年采购2台250kVA飞轮储能UPS应急供电系统。
在产品广泛应用中，该产品得到国家电网公司、南方电网公司高度认可。已经被各电网公司列为应急体系建设系统中的高端保电产品。
（作者：北京中诚安源电力技术有限公司 尹志强 王琴）
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