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    内容标题:飞轮储能
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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:
    能源、采矿业/能源设备与服务/能源设备与服务能源
    关键词:
    新型储能飞轮储能永磁电机
    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

    目前已达到 3个阶段
    AI访谈
    产业链分析
    AI访谈
    行业规模
    飞轮储能行业规模
    暂无评级报告
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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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    AI专家访谈专家访谈
    Prompt
    飞轮储能是一种新兴的储能技术,通过将机械动能转化为电能来存储能量。它通过使用高速旋转的轮子(飞轮)来存储能量,然后再通过电力系统将其释放。飞轮储能系统可以在短时间内快速响应,提供高功率输出,可作为备用电源、峰值削减和电网稳定性保障等应用。飞轮储能技术的优势在于其高效、高可靠性和长寿命等特点,可以有效地应对电力系统的瞬态需求,提高电力系统的可靠性和稳定性。 飞轮储能技术的应用领域涵盖了许多领域,包括电力系统、交通运输、航天航空和工业制造等。其中,电力系统是飞轮储能技术最主要的应用领域,它可以为电网提供快速响应的备用电源,减少电力系统的不稳定性,提高电力系统的供电质量。目前,飞轮储能技术正逐渐成为新兴的储能技术,与其他储能技术相比,具有更高的效率、更长的寿命和更快的响应速度,将在未来的发展中发挥越来越重要的作用。
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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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    Prompt
    飞轮储能行业主流的分类标准主要包括以下几个方面:首先是应用领域的不同,可以分为电网储能、航天航空领域、轨道交通领域等;其次是转子类型的不同,有钢制转子、碳纤维转子、复合材料转子等;再次是功率容量的不同,可以分为小功率、中功率、大功率等;最后是工作状态的不同,可以分为连续运行、间歇运行、稳态运行等。以上这些分类标准,可以帮助我们更好地理解飞轮储能技术的应用场景、技术特点、市场需求等方面的问题。
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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。
    [2]
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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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    AI专家访谈专家访谈
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    中国飞轮储能行业发展特征包括:(1)市场规模不断扩大,行业竞争加剧。(2)技术不断进步,产品性能不断优化。(3)政策支持力度不断加大,行业前景明朗。根据市场研究机构的数据显示,中国飞轮储能市场规模从2014年的5亿元增长到2018年的23亿元,预计到2025年将达到110亿元。同时,国内飞轮储能企业数量不断增加,行业竞争激烈。技术方面,各家企业纷纷加强研发,提高产品性能,降低成本,提高市场竞争力。政策方面,政府出台了一系列扶持措施,如财政补贴、税收优惠等,为行业发展提供了有力支持。
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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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