磁悬浮高速电机技术是当今工业领域最具技术难度、最有发展潜力、最富应用前景的高新技术之一——将机械轴承替换成电磁轴承,从接触、摩擦转变成不接触、不摩擦,磁悬浮高速电机可谓是电机驱动领域发展的极致,引领电驱动技术向着高速大功率方向发展。
“我们本元智慧所做的,就是扎根磁悬浮高速电机领域,向磁悬浮高效节能装备、磁悬浮飞轮储能等领域拓展,推动产业向前沿进发。”日前,本元智慧科技有限公司执行董事、技术负责人陈恒峰说。
深耕磁悬浮领域,本元智慧的开拓之路越走越宽。自2021年2月创立以来,本元科技锚定磁悬浮高效节能装备、磁悬浮飞轮储能等高精尖产业,产品覆盖了磁悬浮鼓风机、空压机、制冷压缩机、真空泵、热泵、电主轴等众多百亿级市场,趟出了科技赋能、智创未来的发展之路。
低碳视野下的节能“突围”
超高速,无摩擦,无需润滑,极致高效,超长寿命,终极节能……这些溢美之词看似浮夸,但若用于形容磁悬浮电机,则不可谓不贴切。
陈恒峰告诉记者,在磁悬浮的工作状态下,电机的轴被磁场悬浮起来运行,没有任何摩擦。没有摩擦就意味着没有磨损、没有震动、没有噪声,无论多高的转速,电机设备都不会因为摩擦受到损害,意味着从电能到机械能的转化效率极高,意味着在碳达峰碳中和的战略背景下,该技术可以成为节能降耗的“排头兵”。
“可以说,基于高速电机研制的磁悬浮节能装备,将成为一些传统产品的终结者!”
以磁悬浮技术为主线,放在本元智慧眼前的,是一个千亿级的大市场。“据行业相关部门的测算,磁悬浮空压机的市场规模在210亿元,磁悬浮制冷压缩机的市场在180亿元,磁悬浮鼓风机和热泵的市场均在80亿元,而飞轮储能未来呈现的市场规模将是1000亿级的。在目之所及的未来,由磁悬浮高速技术‘撬动’的市场还将肉眼可见地扩大。”陈恒峰说。
以鼓风机行业为例,数十年来,经历了四个时代的更新迭代,鼓风机终于从最传统的罗茨鼓风机走向了极致——磁悬浮鼓风机。与罗茨鼓风机50%的效率相比,磁悬浮鼓风机的效率轻松超过了80%。
“对于工业企业而言,这30%效率的提升,就意味着超过30%的节能减排。”陈恒峰介绍,虽然磁悬浮鼓风机的成本是高一些,但根据测算,与罗茨鼓风机相比,磁悬浮鼓风机运行一年节能省下的电费,就足够买一台新的磁悬浮鼓风机。“以一家日处理废水50000吨的污水处理企业为例,如果用3台功率为200KW的磁悬浮风机去替换原有的3台功率为250KW的罗茨风机,年均可节电127万度,可减少碳排放1116吨左右,当年即可收回投资。”
磁悬浮带来的优势远不止这些。由于无需机油、润滑油对设备进行维护,清洁成为了磁悬浮鼓风机的另一大优势。“这在食品、制药领域尤其重要。”陈恒峰表示。因为没有油的污染,颗粒状物料在食品制药企业靠气力输送就更加清洁。“清洁的风裹挟着物料在密封的管道中直接输送,不仅操作简便,还格外环保干净,确保食药品质无忧。”
抢占千亿级市场,要的是洞若观火的判断力,要的是果敢迅速的行动力,要的是根植研发创新的核心竞争力。走进本元智慧的试验车间,高速运转的调试设备、电子屏幕上随时间波动的交错曲线、泛着金属光泽的转子与线圈,无不彰显着极高的“创新浓度”。
“想要把高速旋转的电机主轴稳定在悬浮状态,靠的是灵敏的传感技术,靠的是先进算法,靠的是针对不同场景、不同领域多年钻研积累的技术沉淀。公司成立17个月以来,我们把大部分精力都投入到产品和技术研发上。作为一家初创企业,目前我们在磁悬浮电机领域的技术实力至少已跻身全国前五。”陈恒峰说。
立足当下、制胜未来
“把磁悬浮技术的应用做到极致,这就是本元智慧的终极追求。”陈恒峰告诉记者,磁悬浮作为当下工业领域最热门的技术和风口,有着“长红”的潜质和实力。放眼新能源高速发展的未来,以磁悬浮飞轮储能电池为代表的新产业,将有望实现指数增长。
据陈恒峰介绍,飞轮储能作为一种物理储能技术,可以理解为将电能储存在高速旋转的飞轮转子中。如果放在平常,飞轮转子中储存的能量会因为摩擦而逐渐消耗,但如果在真空环境磁悬浮状态下,这一储能系统则会因为没有摩擦力而产生“质变”。“没有了空气阻力和摩擦,也就减少了运行中的能量损耗,飞轮储能的转速上限也会显著提升。”
据陈恒峰判断,未来的储能,将在时空维度上出现多元化发展,而磁悬浮飞轮储能恰恰在0秒至30分钟、大功率频繁充放的市场领域中具备巨大的优势,而这,也正是本元科技“及时播种”、制胜未来的关键布局。
“根据国务院印发2030年前碳达峰行动方案,到2030年,我国风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。这将是本元智慧谋求发展的契机之一。”陈恒峰说。
与火电、水电、核电等发电方式不同,风电、太阳能发电受天气、气候等影响较大,其发电的功率曲线在剧烈的频繁的波动,这就对新能源电源一次二次调频、功率平滑、削峰填谷能力提出了很高的要求。
“要想把频繁波动的功率曲线变得平滑,这时候磁悬浮飞轮储能电池就能大显身手。”陈恒峰说,“其原理就是在发电功率超出设定范围时,飞轮储能迅速把超出设定范围的能量吸收,等到发电功率不足时,把吸收的能量释放出来对电能进行补充。”
尽管看似简单,日常中常见的锂电池、液流电池等储能设备却往往难以胜任这一工作。首先,光伏发电、风力发电的功率波动在一天内就可能有高达几千次,一般的化学电池充放电次数在1500次到5000次之间,在频繁的充放电下,使用寿命很快就会走到尽头。而寿命长达20年,且容量永不衰减的飞轮储能电池就不会受到影响。
其次,飞轮储能电池的响应快、调频效率高,这也是其他传统电池难以企及的优势。据测算,飞轮储能对调频的需求可以做到3毫秒内瞬时响应。美国西北太平洋国家实验室最新研究报告表明,飞轮储能的调频效果(速度和精度)是水电机组的1.7倍,是天然气机组的2.3倍,是火电机组的30倍,调节效果堪称完美!
立足当下,放眼未来,高瞻远瞩的企业发展之路背后,是一个“老团队”的相识相知、互信互敬。笔者了解到,本元科技的创业团队有着丰富的从业经验,均是行业内顶级专家,且有着极高的专业互补性。其中,团队成员中最长从业35年,团队成员之间最长共事19年,最短的也有10年以上的合作历史。
文 张凯凯
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