「 调研日期：2024.11.25
调研企业：奇峰能源
调研目的：飞轮储能在新能源领域应用
核心信息：飞轮储能落地化进展 」
注：新能源产业家推出全新系列—新能源产业家 · 一线探访，主打对企业，工厂，业务和业内活动的一线调研，务求最真实的一手资料和素材，带来最有参考价值独家的信息和解读。
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在新能源被资本日益冷淡的今天，有一个赛道在被悄然关注，这就是很多人都没听过：飞轮储能
飞轮储能是一种源于航天的先进的物理储能技术，卫星上用的储能飞轮转子其实就是个高速陀螺仪，既用于卫星的姿态调控也用于能量存储，后来将该技术转为民用，只保留了能量存储功能，同时放大该功能，经过技术迭代，就逐渐形成了现代的储能飞轮。
做一个从航天领域应用到储能的技术，可能说带有相当的科技属性，这次我们来到北京奇峰能源，看看这个开始慢慢被熟知的飞轮储能和应用。
01
飞轮储能的背景
作为一个相对小众的领域，还是有必要从底层了解下它。
飞轮储能系统本质是一种用物理方法实现能量转换的储能装置。
不同于电化学储能，飞轮在储能时，电能通过电力转换器变换后驱动电机运行，电机带动飞轮加速转动，飞轮以动能的形式把能量储存起来，完成电能到机械能转换的储存能量过程，能量储存在高速旋转的飞轮体中。
之后，电机维持一个恒定的转速，直到接收到一个能量释放的控制信号。
在释能时，高速旋转的飞轮拖动电机发电，经电力转换器输出适用于负载的电流与电压，完成机械能到电能转换的释放能量过程。
整个飞轮储能系统实现了电能的输入、储存和输岀过程。
这么形象比喻吧，其工作循环过程：充电→飞轮升速→维持转速→飞轮降速→放电
那么相比现在的常见的电化学储能，飞轮不同于其他电池技术，其优越性体现在短时、高频次、大功率充放电特性上，具体有四点：
响应速度快：能够在毫秒级时间内实现充放电，满足对快速动态响应的需求。
效率高：能量转换过程中的损失较小，可有效提高能源利用效率。
耐用性强：飞轮结构相对简单，不易损坏，具有较长的使用寿命。
环保节能：不产生有害物质，对环境友好。
主要应用在电网调频、新能源电站并网、轨道交通、大功率工业电源切换、大功率UPS以及军事等领域。
特别是微电网领域，飞轮储能有相当优势。
随着我国分布式能源的推进和落地，与之配套的微电网将在能源格局中扮演越来越重要的角色。《“十四五”现代能源体系规划》提出，要创新电网结构形态和运行模式，积极发展以消纳新能源为主的智能微电网，实现与大电网兼容互补。
2023 年全球储能市场高速发展，新型储能规模达 46GW，预计 2025 年全球飞轮储能市场规模达 5 亿美元。
截止2022年中国有超过35%的新型储能项目接入电网侧，飞轮储能充放电效率高、响应速度快，安全性高，可弥补传统机组在电网调频过程中的不足。
也可在城轨交通牵引过程中实现节能与稳定网压，目前已在北京和青岛地铁线路中实现商用。
2021年，中国新增风光装机量超过1亿千瓦，但风光发电具有天然的不稳定性和间歇性，飞轮储能并网可起到调频作用。
2017年至2022年，中国充电桩保有量由44.6万台上涨至520万台，传统充电桩的建设采用电网增容的方式，但具有建设费用高且增容困难的问题，飞轮充电桩可弥补这些不足。
前景相当广阔，这也是为什么资本当前对飞轮储能保持相当的关注。
02
奇峰能源的莱芜项目
应该说，飞轮储能已经不是什么概念问题。
目前国际应用案例有Beacon Power纽约20MW 储能电站。
Beacon Power是全球领先的美国飞轮储能公司，专注于开发高效的飞轮储能系统，用于维持电网的频率稳定和平衡电力供需。
Beacon Power的20 MW飞轮储能项目是目前全球最大规模的电网侧飞轮储能系统，部署于纽约州电网，为当地提供毫秒级的频率响应服务，提升了电力系统的可靠性和安全性。
这次我们来到北京奇峰聚能科技有限公司，也是国内领先的集飞轮储能技术研究、产品开发、生产、销售及服务于一体的高科技公司。
开发出了国际领先的具有完全自主知识产权的大功率飞轮UPS、飞轮储能调频电站、储能式电动汽车快充桩、大功率脉冲电源等产品。
共申请专利86项，已授权44项，全面覆盖产品各项关键技术。
这次我们来奇峰能源落地的华能集团山东省莱芜发电有限公司，飞轮储能系统6MW@50kWh。
华能莱芜电厂有2台1000MW超超临界二次再热发电机组，由于自身快速变负荷能力不足，其一次调频性能指标长期处于不合格状态，频繁被《两个细则》考核。
而飞轮储能的应用，首先避免了机组被考核，其次该项目也是国内首个飞轮储能辅助1000MW火电机组一次调频项目，填补了国内在该领域的技术空白。
飞轮储能在国内已经开始慢慢被普及，以及在被接受。
03
前途可期
总的来说，飞轮储能产业处于商业化前期，行业整体竞争较为分散，尚未有企业形成绝对寡头格局，产业处于应用前期。
另一方面原因是飞轮储能产品应用广泛，各大企业主攻方向不同，技术各有亮点，导致技术路线的的多样化。
据中国储能网数据显示，2022年全球新型储能新增装机中，锂离子电池占据最大比重，为90%；而飞轮储能占比仅为0.2%，目前处于发展阶段。
但中国重视新型储能技术的发展和应用，不断出台相关鼓励措施，飞轮储能迎来了广阔的发展空间。
据头豹研究院数据显示，2021年，中国飞轮储能累计装机规模仅为6MW，占新型储能比重的0.1%，预计2027年飞轮储能有望实现247MW的装机规模。
更有资本预测，飞轮储能应用于源网侧调频市场潜在空间会更加巨大。
新能源发电装机2030年将增长到18.25亿kW，30MW以上要强配储能，大型集中式电站占比约为60%以上，主流的配置比例为10-20%，按照电化学储能+空气压缩等物理储能都配以一定量的飞轮储能进行调频计算全部潜在市场，飞轮储能占20%
飞轮系统规模化生产后，装机成本为2500元/kW，那么潜在市场空间913~1825亿元。
而且中国在飞轮储能的中游环节具备显著的技术和制造优势，尤其在系统集成和设备制造方面。
中国中车、中科院电工研究所、清华大学等科研机构和企业在飞轮储能工程应用上取得重要突破，逐步形成了自主知识产权的系统。
凭借成熟的制造基础和核心技术，这些企业能够高效整合上游部件，提供稳定可靠的储能设备。
同时，中国具备大规模生产能力，降低了飞轮储能设备的制造成本，推动了市场推广。
在磁悬浮轴承和高强度复合材料等关键部件的研发方面也取得进展，进一步提升中游制造的竞争力。
也许是时候关注下这个储能的新赛道了。
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