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飞轮储能
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李卿云·头豹分析师
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行业定义
飞轮储能是一种物理储能方式,利用旋转体旋转时所具有的动能来存储和释放电能。旋转体通常为共轴的飞轮、电机转子和磁轴承转子(如有)。电机在电动机运行状态下,使飞轮转子升速,将输入电能转化为动能存储;电机在发电机运行状态下,使飞轮转子降速,将动能转化为电能输出,电机的升速和降速由电机控制器控制实现。飞轮储能具有充放电寿命长、全寿命周期无容量衰减、运行无爆炸风险、充放电循环效率高等特点。
AI访谈
行业分类
从飞轮转子的材质分类,飞轮储能系统可分为金属材料飞轮与复合材料飞轮。
AI访谈
行业特征
飞轮储能行业具有环境友好优势显著、初投成本较高及应用场景广泛的特征。飞轮储能是一种物理储能方式,在生产、使用、回收各环节中本身均不产生有害物质,是对环境极为友好的储能产品。由于实际工作中飞轮转速较高,轮体一般采用价格昂贵的碳纤维材料,制造成本较大,目前飞轮储能初次投资成本在5,000元/kW左右,是化学电池的5-10倍。飞轮储能具备寿命长、能量转换效率高、环境适应性好等特质,适用于UPS(Uninterruptible Power Supply,不间断电源)、电网调频、轨道交通、电动汽车充电桩等多个应用场景。
AI访谈
发展历程

飞轮储能行业

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产业链分析
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行业规模
飞轮储能行业规模
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政策梳理
飞轮储能行业
相关政策 6篇
AI访谈
竞争格局
中国飞轮储能行业整体竞争格局较为分散,尚未形成绝对寡头格局,占据优势地位的企业如泓慧能源、华驰动能、沈阳微控拥有大量飞轮储能相关专利,积极参与行业标准制定,形成较深的技术护城河。
AI访谈数据图表
摘要
飞轮储能是一种物理储能方式,利用旋转体旋转时所具有的动能来存储和释放电能,具有充放电寿命长、全寿命周期无容量衰减、运行无爆炸风险、充放电循环效率高等特点,适用于UPS(Uninterruptible Power Supply,不间断电源)、电网调频、轨道交通、电动汽车充电站等多个应用场景。飞轮储能装置的储能量取决于轮体的转动惯量或最高转速,针对大容量功率型飞轮储能产品,当轮体的转动惯量和最高转速超过一定数值,就会面临诸多技术瓶颈,这些技术瓶颈集中于产业链上游零部件的材料开发与结构设计,而本土企业尚在这些关键领域研究积累不足,限制了大容量功率型飞轮储能产品的研发,未来产业链上游的技术研发进度或将成为飞轮储能产业化的重要制约因素。中国飞轮储能行业规模整体呈稳步上升态势,2021年中国飞轮储能装机规模达5.7MW,2022年达12.3MW。预计2027年飞轮储能有望实现247.2MW的装机规模,市场规模达2.47亿元。中国飞轮储能行业整体竞争格局较为分散,尚未形成绝对寡头格局,占据优势地位的企业如泓慧能源、华驰动能、沈阳微控拥有大量飞轮储能相关专利,积极参与行业标准制定,形成较深的技术护城河。飞轮储能行业的分散格局一方面是由于飞轮储能行业尚处发展早期,仍在示范应用中,初次投资成本较大,而盈利能力较弱,对行业新进入者吸引力较低。另一方面是因为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,呈现竞合关系。未来随着行业下游需求持续扩张,行业参与者有望逐步增加,竞争趋向激烈。由于飞轮储能行业现处发展初期,未来可能出现周期性波动,具备雄厚资金实力与强劲研发能力的企业将能更好地应对市场震荡,中小企业将加速出清。
飞轮储能行业定义
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Prompt
飞轮储能是一种利用旋转的机械惯性来储存能量的技术。在飞轮储能系统中,机械能被转换为旋转能量并储存于旋转的飞轮中。飞轮储能系统可以通过电机将旋转能量转换为电能,供给电网或其他设备使用。 在飞轮储能行业中,有几种常用的定义和描述。其中一种定义是指飞轮储能是一种机械式储能技术,用于在电力系统中平衡电网的负载和供电之间的差异。这个定义强调了飞轮储能的应用场景和功能。 另一个常用的定义是指飞轮储能是一种高效的储能技术,可以在短时间内存储大量的能量。这个定义强调了飞轮储能的优点,即高效、快速、灵活。 还有一种定义是指飞轮储能是一种持续性的储能技术,能够在长时间内储存能量并提供持续的电力支持。这个定义强调了飞轮储能的持续性和可靠性。 这些定义之间存在一些区别和差异。第一个定义强调了飞轮储能的应用场景和功能,即平衡电网的负载和供电之间的差异。第二个定义则强调了飞轮储能的优点,即高效、快速、灵活,而第三个定义则强调了飞轮储能的持续性和可靠性。这些定义不仅突出了飞轮储能的各种特点和优点,还有助于人们更深入地了解飞轮储能技术的应用和实现。
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飞轮储能是一种物理储能方式,利用旋转体旋转时所具有的动能来存储和释放电能。旋转体通常为共轴的飞轮、电机转子和磁轴承转子(如有)。电机在电动机运行状态下,使飞轮转子升速,将输入电能转化为动能存储;电机在发电机运行状态下,使飞轮转子降速,将动能转化为电能输出,电机的升速和降速由电机控制器控制实现。飞轮储能具有充放电寿命长、全寿命周期无容量衰减、运行无爆炸风险、充放电循环效率高等特点。
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1:国际科技创新中心
飞轮储能行业分类
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飞轮储能行业分类标准: 按照应用领域分类 1. 电网应用飞轮储能系统 电网应用飞轮储能系统主要用于提高电网的稳定性和可靠性,能够为电网提供快速响应的调峰能力、备用容量和黑启动能力。该系统通常由飞轮机、转子轴承、电机/发电机、电力电子变换器和控制系统等组成。 2. 汽车应用飞轮储能系统 汽车应用飞轮储能系统主要用于提高汽车的燃油经济性和动力性能,能够为汽车提供快速响应的加速和减速能力。该系统通常由飞轮机、转子轴承、电机/发电机、电力电子变换器和控制系统等组成。 按照技术类型分类 1. 机械式飞轮储能系统 机械式飞轮储能系统是采用机械传动的方式将飞轮的动能转化为电能,通常由飞轮机、转子轴承、电机/发电机、电力电子变换器和控制系统等组成。该系统具有快速响应、高效率和长寿命等优点,但同时也存在转子轴承寿命短、噪声大、体积大等缺点。 2. 磁悬浮式飞轮储能系统 磁悬浮式飞轮储能系统是采用磁悬浮技术将飞轮悬浮在气体或真空中,使飞轮旋转时无需接触机械轴承,从而避免了传统机械式飞轮储能系统的缺点。该系统具有高速、低噪音、长寿命等优点,但同时也存在技术成熟度低、成本高等缺点。 按照储能方式分类 1. 静态飞轮储能系统 静态飞轮储能系统是将飞轮机和电机/发电机直接连接,通过控制电机/发电机的运行状态实现飞轮的充放电,从而实现储能。该系统具有高效率、高响应速度、长寿命和安全可靠等优点,但同时也存在飞轮转速、转子轴承寿命等限制。 2. 动态飞轮储能系统 动态飞轮储能系统是将飞轮机和电机/发电机通过离线转子连接,通过控制电机/发电机的运行状态实现离线转子的充放电,从而实现储能。该系统具有高能量密度、长周期储能、可自主充放电等优点,但同时也存在较低的能量转化效率和复杂的控制系统设计等挑战。 不同分类标准下的飞轮储能系统具有不同的特点和差异,选择适合的分类标准可以更好地理解和分析行业现状和发展趋势。同时,不同分类标准也可以相互补充,形成更为全面的分析和评价体系。
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从飞轮转子的材质分类,飞轮储能系统可分为金属材料飞轮与复合材料飞轮。
飞轮储能分类
金属材料飞轮
早期的飞轮储能系统多采用高强度钢或铝合金等金属作为转子材料,这类飞轮转子具有设计简单、加工工艺成熟等优点,但同时也存在着重量大、能量存储密度低、安全系数低等缺陷。金属材料飞轮虽然相对于纤维增强复合材料飞轮的极限强度较低,但结构设计与制造工艺简单,质量与使用寿命更容易保证,对于一些不追求高储能密度的应用领域,金属材料飞轮仍具有重要的使用价值与现实意义。
复合材料飞轮
复合材料飞轮是主要以高性能连续纤维(碳纤维、玻璃纤维等)为增强体、以树脂为基体、采用缠绕成形工艺制备成飞轮转子的系列产品,具有重量轻、能量存储密度大、使用寿命长、安全性能高等优势,正在逐步取代金属材料飞轮,成为高速飞轮设计与制造的首选。在设计飞轮转子时,应根据技术指标和性价比选取最适合的复合材料体系。例如,Beacon Power公司设计的智能电网用飞轮储能系统,选用了玻璃纤维/环氧复合材料作为飞轮转子材料,而Boeing公司测试的卫星用储能飞轮的转子则选用碳纤维复合材料,其转速可达13万转/分。
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3:头豹研究院,济宁伟乐玻璃纤维设备厂官网,《基于金属材料强度及储能密度的储能飞轮结构设计》
头豹研究院,济宁伟乐玻璃纤维设备厂官网,《基于金属材料强度及储能密度的储能飞轮结构设计》
飞轮储能行业特征
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中国飞轮储能行业特征分析 飞轮储能技术作为一种高效、快速响应、可靠性高的新型储能技术,受到了广泛关注和研究。在中国,飞轮储能行业正处于快速发展阶段,未来具有广阔的市场前景。本文从商业模式、竞争环境、用户画像三个维度分析中国飞轮储能行业特征。 商业模式 在中国,飞轮储能行业商业模式多样,主要包括储能设备的销售、租赁和运营维护等。目前市场上主要的飞轮储能设备供应商有北京磁浮飞轮技术有限公司、山东云能储能科技股份有限公司、上海华瑞储能科技有限公司等。这些企业主要通过向电力、交通、轨道交通等行业提供飞轮储能设备的销售和租赁服务来获取收益。此外,一些公司还提供运营和维护服务,如备用电源、频率调节、电网稳定等。 竞争环境 目前,中国飞轮储能行业竞争环境激烈,市场前景广阔。虽然国内飞轮储能技术相对落后于国外,但随着技术的逐步成熟,国内企业的研发能力也在不断提升。同时,国家政策的支持也为企业的发展提供了良好的环境。在行业竞争中,企业的技术实力、产品质量、运营维护服务等方面将是竞争的主要因素。此外,随着飞轮储能技术的不断成熟,行业将面临来自其他储能技术的竞争,如电池储能、压缩空气储能等。 用户画像 中国飞轮储能行业的主要用户包括电力、交通、轨道交通等行业。在电力行业中,飞轮储能技术主要用于电力系统调频、峰谷平衡、备用电源等方面。在交通、轨道交通等行业中,飞轮储能技术主要用于制动能量回收、起动辅助、备用电源等方面。此外,随着飞轮储能技术的不断成熟,行业的用户群体也将不断扩大,如新能源汽车、军事等领域都将成为潜在的用户。 结论 综上所述,中国飞轮储能行业在商业模式、竞争环境、用户画像等方面呈现出多样化、激烈化和专业化等特征。未来,随着技术的不断成熟和市场的不断扩大,飞轮储能行业具有广阔的发展前景。数据来源:中国能源储备网、企查查等公开数据。
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飞轮储能行业具有环境友好优势显著、初投成本较高及应用场景广泛的特征。飞轮储能是一种物理储能方式,在生产、使用、回收各环节中本身均不产生有害物质,是对环境极为友好的储能产品。由于实际工作中飞轮转速较高,轮体一般采用价格昂贵的碳纤维材料,制造成本较大,目前飞轮储能初次投资成本在5,000元/kW左右,是化学电池的5-10倍。飞轮储能具备寿命长、能量转换效率高、环境适应性好等特质,适用于UPS(Uninterruptible Power Supply,不间断电源)、电网调频、轨道交通、电动汽车充电桩等多个应用场景。
1
环境友好优势显著
飞轮储能采用物理储能方式,在生产、使用、回收各环节中本身均不产生有害物质,是对环境极为友好的储能产品。
由于飞轮储能的运作原理是将电能转换为机械能,储能和释能过程中不包含化学反应过程,这就使得飞轮储能产品在制造、使用、回收过程中本身不会排放污染物质。同时飞轮储能具有较高的残值率,20年全寿命周期后的残值约为30%,“废旧飞轮电池”可直接回收利用,二次回收成本低,环境友好优势显著。
2
初投成本较高
目前飞轮储能的初次投资成本较高。
由于在实际工作中,飞轮的转速可达40,000-50,000r/min,一般金属制成的飞轮无法承受这样的高转速,容易发生解体,高速飞轮一般采用碳纤维材料,而用于制造飞轮的高端碳纤维价格昂贵,推动飞轮储能系统成本上涨。目前飞轮储能初次投资成本在5,000元/kW左右,是化学电池的5-10倍,未来将随产业的规模化发展与技术革新逐步降低。
3
应用场景广泛
飞轮储能具备寿命长、能量转换效率高、环境适应性好等特质,适用于UPS(Uninterruptible Power Supply,不间断电源)、电网调频、轨道交通、电动汽车充电桩等多个应用场景。
当前传统UPS使用化学电池作为储能器件,受制于化学电池寿命短、环境要求高等短板,利用飞轮储能作为UPS的储能器件,可极大延长其使用寿命和可靠性,提高关键用电设备供电质量。飞轮储能也是目前对于电网短时高频调频场景适应最好的一种储能装置,能够快速启停相应,发挥着减少机组磨损、抑制反向调频、进行储能电量持续性管理的作用。2021年中国城市轨道交通运营里程达8,708公里,节能减排任务日益严峻,飞轮储能系统可在轨道交通牵引过程中实现节能和稳定网压,已在北京、青岛的地铁线路中实现商用。2017年,武汉理工大学机电工程学院胡业发教授团队研发的“用于新能源汽车高效发电机和高密度飞轮储能系统”技术获得5亿元科技成果转化投资,该团队提出如果技术成功转化,可有效减轻电动汽车重量,还能将电动汽车的充电时间减少至10多分钟。
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