行業(yè)洞察 飛輪儲(chǔ)能行業(yè)市場(chǎng)分析及競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)

• 吳澳燕 2023年2月16日 來源：中研網(wǎng) 互聯(lián)網(wǎng) 508 27
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飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)通常被稱為機(jī)械電池，因?yàn)樗鼈兊墓δ芊浅ｎ愃朴趥鹘y(tǒng)電池，除了它以旋轉(zhuǎn)的飛輪動(dòng)能形式儲(chǔ)能，而不是化學(xué)能。和電池及其他儲(chǔ)能方式相比，飛輪的優(yōu)勢(shì)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(zhǎng)使用壽命。早在20世紀(jì)50年代飛輪儲(chǔ)能技術(shù)就得

根據(jù)儲(chǔ)能技術(shù)能量存儲(chǔ)原理的不同，儲(chǔ)能技術(shù)可分為電化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能以及機(jī)械儲(chǔ)能。機(jī)械儲(chǔ)能是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的形式存儲(chǔ)，主要產(chǎn)品有抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能。

飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)通常被稱為機(jī)械電池，因?yàn)樗鼈兊墓δ芊浅ｎ愃朴趥鹘y(tǒng)電池，除了它以旋轉(zhuǎn)的飛輪動(dòng)能形式儲(chǔ)能，而不是化學(xué)能。和電池及其他儲(chǔ)能方式相比，飛輪的優(yōu)勢(shì)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(zhǎng)使用壽命。早在20世紀(jì)50年代飛輪儲(chǔ)能技術(shù)就得到了人們的關(guān)注，并將其應(yīng)用于電動(dòng)汽車中。但是受到當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，未能取得突破性進(jìn)展。直到20世紀(jì)90年代，由于與飛輪電池儲(chǔ)能相關(guān)的技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，才使得飛輪電池儲(chǔ)能進(jìn)入了快速發(fā)展階段。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年中國(guó)飛輪儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展分析與競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)報(bào)告》顯示：

在2023-2025年間，中國(guó)占可再生能源發(fā)電增長(zhǎng)的45%。預(yù)計(jì)到2025年，中國(guó)在全球電力消費(fèi)中的份額將升至三分之一，而2015年為四分之一。未來三年，全球電力需求增長(zhǎng)的70%將來自中國(guó)、印度和東南亞?？稍偕茉丛谌虬l(fā)電組合中的比例預(yù)計(jì)將從2022年的29%上升到2025年的35%。在可再生能源大幅增長(zhǎng)的同時(shí)，還需要加快對(duì)電網(wǎng)的投資，并靈活地將其成功納入電力系統(tǒng)。

在雙碳目標(biāo)的指引下，隨著新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建，我國(guó)新能源裝機(jī)占比不斷提高，已達(dá)到42.4%。根據(jù)預(yù)測(cè)，2030年和2060年，我國(guó)風(fēng)光新能源發(fā)電量占比將分別達(dá)到42.7%和64.4%。

新能源發(fā)電具有間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性等特點(diǎn)，新能源裝機(jī)占比大幅增加，電力系統(tǒng)平衡難度加大，面臨新能源“保消納”和“保供電”的雙重挑戰(zhàn)。除了傳統(tǒng)的供電充裕性保障需求外，省內(nèi)對(duì)于調(diào)節(jié)靈活性的需求更加凸顯，對(duì)儲(chǔ)能等電力系統(tǒng)的靈活性資源提出了迫切需求。

目前飛輪儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，在整個(gè)儲(chǔ)能市場(chǎng)中占比還較小。對(duì)于其他儲(chǔ)能產(chǎn)品來說，競(jìng)爭(zhēng)能力不強(qiáng)，適用領(lǐng)域?qū)I(yè)化程度加高，受眾面相對(duì)較窄。

現(xiàn)在隨著電化學(xué)儲(chǔ)能的迅猛發(fā)展，初步形成了新能源加儲(chǔ)能的融合發(fā)展態(tài)勢(shì)。但受水資源所限，抽水蓄能發(fā)展相對(duì)穩(wěn)定，光熱儲(chǔ)能目前尚處于起步階段，飛輪儲(chǔ)能逐步進(jìn)入商業(yè)化規(guī)?；瘧?yīng)用的導(dǎo)入期。

飛輪儲(chǔ)能行業(yè)市場(chǎng)分析及競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)

飛輪儲(chǔ)能是一種高功率密度、高可靠性、長(zhǎng)壽命、環(huán)境友好的儲(chǔ)能技術(shù)，最特點(diǎn)是全磁懸浮，能耗小、響應(yīng)快，壽命長(zhǎng)、充放電循環(huán)次數(shù)次數(shù)高，充電和放電之間的轉(zhuǎn)換可達(dá)毫秒級(jí)，能有效適應(yīng)電網(wǎng)快速調(diào)頻的需求。

飛輪儲(chǔ)能技術(shù)適用于軌道交通等小規(guī)模儲(chǔ)能，通常安裝于軌道交通牽引變電所內(nèi)，其采用磁懸浮技術(shù)，飛輪轉(zhuǎn)子在真空室內(nèi)無風(fēng)阻環(huán)境下運(yùn)行。列車進(jìn)站制動(dòng)，飛輪吸收其能量，將電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，轉(zhuǎn)速高達(dá)每分鐘20000轉(zhuǎn);當(dāng)列車出站加速時(shí)，飛輪釋放能量，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，釋放能量供列車使用，具有良好的節(jié)能和穩(wěn)壓作用。除應(yīng)用于軌道交通領(lǐng)域外，還可應(yīng)用于電力能源、石油化工和船舶等行業(yè)。

目前飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)適用于電力系統(tǒng)調(diào)頻、風(fēng)電等間歇式新能源發(fā)電、不間斷電源(UPS)、軌道交通制動(dòng)能量回收、脈沖功率電源等領(lǐng)域。而在未來，飛輪儲(chǔ)能技術(shù)將朝著復(fù)合材料飛輪轉(zhuǎn)子、組合式磁軸承、高速電機(jī)、雙向電力電子控制、陣列式運(yùn)行等方向進(jìn)一步發(fā)展?！≡谡?、市場(chǎng)日趨成熟的大趨勢(shì)中，飛輪儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能正迎來前所未有的良好發(fā)展機(jī)遇。

2021年全球儲(chǔ)能市場(chǎng)裝機(jī)功率為205.3GW，其中，飛輪儲(chǔ)能裝機(jī)僅占0.47%;而在中國(guó)43.44GW的裝機(jī)規(guī)模中，飛輪儲(chǔ)能裝機(jī)占比則不到0.44%，當(dāng)前飛輪儲(chǔ)能的市場(chǎng)規(guī)模較小，仍處于非主流的一種儲(chǔ)能方式。當(dāng)前飛輪儲(chǔ)能目前主要作為蓄電池系統(tǒng)的補(bǔ)充，還處于商業(yè)化早期。整體而言，目前在全球及中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)，飛輪儲(chǔ)能市占率均處于低位。隨著技術(shù)的成熟和價(jià)格的降低，行業(yè)發(fā)展前景廣闊，并有望成為儲(chǔ)能領(lǐng)域的一項(xiàng)新的革命。

而在業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)而言，2021年飛輪儲(chǔ)能領(lǐng)域進(jìn)行布局的企業(yè)有12家，相較于2019年的8家，有所提升。在產(chǎn)品方面，有的企業(yè)的飛輪儲(chǔ)能產(chǎn)品還處于研發(fā)試驗(yàn)階段;有的企業(yè)已有飛輪儲(chǔ)能產(chǎn)品樣機(jī)和個(gè)別示范案例;有的企業(yè)則已經(jīng)批量生產(chǎn)和應(yīng)用。因?yàn)轱w輪儲(chǔ)能產(chǎn)品技術(shù)水平的差異以及產(chǎn)品成熟度的差異等原因，目前飛輪儲(chǔ)能企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)并不激烈。

隨著市場(chǎng)及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，飛輪儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)將向以下幾個(gè)方面發(fā)展：

(1)電機(jī)及變流器系統(tǒng)將向低成本方向發(fā)展;(2)高能量密度轉(zhuǎn)子將向復(fù)合材料方向發(fā)展;(3)支撐軸承將向磁懸浮及復(fù)合軸承方向發(fā)展;(4)飛輪儲(chǔ)能單機(jī)儲(chǔ)存能量提升;(5)大容量飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)將向模塊陣列化方向發(fā)展。

《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》提出，到2025年，新型儲(chǔ)能由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段，具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件。新型儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提高，核心技術(shù)裝備自主可控水平大幅提升，標(biāo)準(zhǔn)體系基本完善，產(chǎn)業(yè)體系日趨完備，市場(chǎng)環(huán)境和商業(yè)模式基本成熟。其中，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)性能進(jìn)一步提升。

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