2024飛輪儲能行業(yè)現(xiàn)狀及整體規(guī)模分析

• 黃文玉 2024年2月6日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 564 31
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飛輪儲能是指利用電動機帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，在需要的時候再用飛輪帶動發(fā)電機發(fā)電的儲能方式。技術特點是高功率密度、長壽命。飛輪本體是飛輪儲能系統(tǒng)中的核心部件，作用是力求提高轉(zhuǎn)子的極限角速度，減輕轉(zhuǎn)子重量，最大限度地增加飛輪儲能系統(tǒng)的儲能量，多采用碳素纖維材

隨著可再生能源的大規(guī)模應用和電力系統(tǒng)的智能化發(fā)展，儲能技術的需求不斷增長。飛輪儲能作為一種高效、環(huán)保的儲能方式，在電力調(diào)峰、調(diào)頻、微電網(wǎng)等領域具有廣泛的應用前景。此外，飛輪儲能還可用于數(shù)據(jù)中心、工業(yè)制造等領域，提供備用電源和節(jié)能減排解決方案。

飛輪儲能是指利用電動機帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，在需要的時候再用飛輪帶動發(fā)電機發(fā)電的儲能方式。技術特點是高功率密度、長壽命。飛輪本體是飛輪儲能系統(tǒng)中的核心部件，作用是力求提高轉(zhuǎn)子的極限角速度，減輕轉(zhuǎn)子重量，最大限度地增加飛輪儲能系統(tǒng)的儲能量，多采用碳素纖維材料制作。

根據(jù)儲能技術能量存儲原理的不同，儲能技術可分為電化學儲能、電磁儲能以及機械儲能。機械儲能是將電能轉(zhuǎn)換為機械能的形式存儲，主要產(chǎn)品有抽水儲能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能。飛輪儲能系統(tǒng)通常被稱為機械電池，因為它們的功能非常類似于傳統(tǒng)電池，除了它以旋轉(zhuǎn)的飛輪動能形式儲能，而不是化學能。和電池及其他儲能方式相比，飛輪的優(yōu)勢是功率密度、循環(huán)能力、能量可利用率和在不降低性能的前提下的長使用壽命。早在20世紀50年代飛輪儲能技術就得到了人們的關注，并將其應用于電動汽車中。但是受到當時技術水平的限制，未能取得突破性進展。直到20世紀90年代，由于與飛輪電池儲能相關的技術取得了突破性進展，才使得飛輪電池儲能進入了快速發(fā)展階段。

飛輪儲能行業(yè)現(xiàn)狀及整體規(guī)模分析

目前飛輪儲能產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，在整個儲能市場中占比還較小。對于其他儲能產(chǎn)品來說，競爭能力不強，適用領域?qū)I(yè)化程度加高，受眾面相對較窄。在產(chǎn)品方面，有的企業(yè)的飛輪儲能產(chǎn)品還處于研發(fā)試驗階段;有的企業(yè)已有飛輪儲能產(chǎn)品樣機和個別示范案例;有的企業(yè)則已經(jīng)批量生產(chǎn)和應用。因為飛輪儲能產(chǎn)品技術水平的差異以及產(chǎn)品成熟度的差異等原因，目前飛輪儲能企業(yè)之間的競爭并不激烈。

從企業(yè)數(shù)量來看，由于飛輪儲能屬于知識密集型企業(yè)，產(chǎn)品專業(yè)化程度高，市場需求小，整個行業(yè)處于剛起步階段，飛輪企業(yè)的數(shù)量極少。目前，這些企業(yè)主要分布于北京、深圳、天津、湖南長沙、四川德陽、遼林沈陽和大連、河北石家莊等地。從區(qū)域劃分來看，我國的飛輪儲能企業(yè)多分布與河北地區(qū)。

近年來，我國的飛輪儲能項目由于技術瓶頸，市場競爭程度，產(chǎn)品適用面等原因，項目的滲透率相對較低，飛輪項目累計投資額增長也較為緩慢，但是隨著飛輪儲能商業(yè)模式的不斷完善，發(fā)展路徑逐漸清晰，企業(yè)的規(guī)模逐漸擴大，行業(yè)的資產(chǎn)規(guī)模規(guī)模也在不斷增加。2021年，飛輪儲能行業(yè)的累計資產(chǎn)規(guī)模約在22.20億元，相較于2020年，增長了約5.85億元。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年中國飛輪儲能行業(yè)深度調(diào)研及投資機會分析報告》顯示：

目前，就以市面上的飛輪產(chǎn)品銷售情況來看，銷售通常以飛輪儲能系統(tǒng)為單位進行，飛輪儲能系統(tǒng)由數(shù)十至數(shù)百個飛輪產(chǎn)品矩陣共同組成。以電網(wǎng)領域進行電力調(diào)頻的飛輪儲能系統(tǒng)為例，一個飛輪產(chǎn)品儲能15KWH，100個飛輪儲能矩陣可存儲1.5MWH能量，而這樣一臺1MHW的系統(tǒng)利潤在40萬元左右，收入則在412萬元左右。而在交通領域，根據(jù)《新基建下儲能技術典型應用場景分析》，北京地鐵房山線廣陽城站1MW飛輪儲能設備投資金額也在400萬元左右。由此，我國在2021年的，飛輪儲能行業(yè)銷售收入約在5.32億元，相較于2020年的4.05億元，同比提高了31.35%。

2021年，飛輪儲能行業(yè)的利潤有著較大幅度的提升，2021年行業(yè)的利潤為5446.14萬元，同比提高了26.14%，這是因為在2021年，行業(yè)的需求，在國家新能源儲能和發(fā)電政策的引導，行業(yè)的發(fā)展前景逐漸明確，下游市場逐漸打開，利潤總額迅速增長。

圖表：2019-2021年行業(yè)毛利潤總額

數(shù)據(jù)來源：中研普華

飛輪儲能系統(tǒng)是一種機電能量轉(zhuǎn)換的儲能裝置，突破了化學電池的局限，用物理方法實現(xiàn)儲能。通過電動/發(fā)電互逆式雙向電機，電能與高速運轉(zhuǎn)飛輪的機械動能之間的相互轉(zhuǎn)換與儲存，并通過調(diào)頻、整流、恒壓與不同類型的負載接口。在儲能時，電能通過電力轉(zhuǎn)換器變換后驅(qū)動電機運行，電機帶動飛輪加速轉(zhuǎn)動，飛輪以動能的形式把能量儲存起來，完成電能到機械能轉(zhuǎn)換的儲存能量過程，能量儲存在高速旋轉(zhuǎn)的飛輪體中;之后，電機維持一個恒定的轉(zhuǎn)速，直到接收到一個能量釋放的控制信號;釋能時，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪拖動電機發(fā)電，經(jīng)電力轉(zhuǎn)換器輸出適用于負載的電流與電壓，完成機械能到電能轉(zhuǎn)換的釋放能量過程。整個飛輪儲能系統(tǒng)實現(xiàn)了電能的輸入、儲存和輸出過程。

2022年4月11日，2臺1兆瓦飛輪儲能裝置在青島地鐵3號線萬年泉路站完成安裝調(diào)試，并順利并網(wǎng)應用，這是我國軌道交通行業(yè)首臺具有完全自主知識產(chǎn)權的兆瓦級飛輪儲能裝置。2023年4月4日，國內(nèi)首個“飛輪+鋰電池儲能”復合調(diào)頻項目——中國華電朔州熱電復合調(diào)頻項目正式投運，填補了國內(nèi)飛輪與電化學復合儲能領域的空白。

飛輪儲能行業(yè)未來發(fā)展趨勢預測

現(xiàn)在隨著電化學儲能的迅猛發(fā)展，初步形成了新能源加儲能的融合發(fā)展態(tài)勢。但受水資源所限，抽水蓄能發(fā)展相對穩(wěn)定，光熱儲能目前尚處于起步階段，飛輪儲能逐步進入商業(yè)化規(guī)?；瘧玫膶肫?。目前飛輪儲能系統(tǒng)適用于電力系統(tǒng)調(diào)頻、風電等間歇式新能源發(fā)電、不間斷電源(UPS)、軌道交通制動能量回收、脈沖功率電源等領域。而在未來，飛輪儲能技術將朝著復合材料飛輪轉(zhuǎn)子、組合式磁軸承、高速電機、雙向電力電子控制、陣列式運行等方向進一步發(fā)展。

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