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飞轮储能:蓄势待发,产业框架全解析1短讯

2022-11-23 21:48:40 来源:行行查

储能指通过一定方式将能量转换成较稳定的存在形态后进行储存,并按需释放。


【资料图】

按照储能作用时间的长短,可以将储能系统分为数时级以上、分钟至小时级、秒级等。

按照储能的原理,可以分为物理储能、电化学储能、电磁储能等。

物理储能包括抽水蓄能、压缩空气、飞轮储能、储氢等,主要应用于数时级以上的工作场景。

从技术发展上看,据《2022储能产业应用研究报告》显示,2021年全球储能市场装机功率为205.3GW,其中,飞轮储能装机仅占0.47%;而在中国43.44GW的装机规模中,飞轮储能装机占比则不到0.44%,当前飞轮储能的市场规模较小,仍处于非主流的一种储能方式。

当前飞轮储能目前主要作为蓄电池系统的补充,还处于商业化早期。

整体而言,目前在全球及中国储能市场,飞轮储能市占率均处于低位。随着技术的成熟和价格的降低,行业发展前景广阔,并有望成为储能领域的一项新的革命。

当前中国飞轮储能还未全面推广:

资料来源:《2021年中国储能技术研究进展》

飞轮储能行业概览

飞轮储能是一种机电能量转换物理储能装置,属于新型储能技术。

通过电动/发电互逆式双向电机,电能与高速运转飞轮的机械动能之间的相互转换与储存。

电源系统主要由三部分组成:1) 飞轮;2) 电机:电动机+发电机;3) 轴承:为转子提供低耗损支撑。

飞轮储能原理图:

飞轮储能具有使用寿命长、储能密度高、不受充放电次数限制、安装维护方便、对环境危害小等优点。

其快速充放电的特征使其更适合于电网调频、小型孤岛电网调峰、电网安全稳定控制、电能质量治理、车辆再生制动及高功率脉冲电源等领域。

但目前飞轮储能还具有很大的局限性,相对能量密度低、静态损失较大。由于飞轮转速可达4万~5万转/分钟,因此飞轮一般采用碳纤维材质,成本较高;能量释放持续时间较短,一般只有几十秒钟,且自放电率高,若停止充电,能量在几十个小时内就会被全部损耗。

飞轮储能的难点主要集中在转子的设计、磁轴承、功率电子电路、安全及保护特性、机械备份轴承。

随着市场及应用领域的不断扩大,飞轮储能关键技术将向以下几个方面发展:

(1)电机及变流器系统将向低成本方向发展;(2)高能量密度转子将向复合材料方向发展;(3)支撑轴承将向磁悬浮及复合轴承方向发展;(4)飞轮储能单机储存能量提升;(5)大容量飞轮储能系统将向模块阵列化方向发展。

飞轮储能市场格局

自20世纪90年代起,多国飞轮储能快速发展。以美国为首的国外市场起步早,已经步入商业化应用阶段。

国外飞轮储能技术主要集中在飞轮调频电站、UPS等领域,已经有一定规模的使用。

国外参与飞轮储能主要企业包括:Beacon Power、VYCON、Temporal Power、Active Power、Amber Kinetics、Quantum Energy等。

国内飞轮储能市场处于起步阶段,当前正处于广泛实验,小型样机已经研制成功,已有多个示范项目出现,但现阶段我国飞轮储能应用并不广泛。

国内早期从事飞轮储能技术研发的单位有:北京飞轮储能(柔性)研究所、核工业理化工程研究院、中科院电工研究所、清华大学、华北电力大学、北京航空航天大学等。

目前,国内有公司开始运营从事飞轮储能系统的实际应用开发。

相关企业包括华阳股份、泓慧国际能源、微控能源、国机重装、广大特材、苏交科、湘电股份等。

2021年12月16日国内容量最大的1MW/200kWh飞轮储能示范项目成功交付内蒙古霍林河,开展了新型储能的探索。通过混合储能的协同控制的方式由飞轮储能系统优先承担高频次指令任务,化学电池系统承担长时调频调峰任务的方式降低电池充放电次数,延长电池使用寿命。

2022年4月11日,2台1兆瓦飞轮储能装置在青岛地铁3号线万年泉路站完成安装调试并顺利并网,这是我国轨道交通行业首台具有完全自主知识产权的兆瓦级飞轮储能装置。

2022年部分飞轮储能项目信息:

飞轮储能有望受益于新型储能发展。2022年3月,国家发改委、国家能源局发布关于印发《“十四五”新型储能发展实施方案》的通知,提出要重点建设飞轮储能技术试点示范项目,到2025年兆瓦级飞轮储能等机械储能技术逐步成熟。

同年6月国家发改委、国家能源局等九部门发布《“十四五”可再生能源发展规划》,指出明确新型储能独立市场主体地位,创新储能发展商业模式,明确其价格形成机制。

标签: 方向发展

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