新型储能—飞轮储能产业状况

飞轮储能，是物理储能的一种，是一种利用电动机带动飞轮在真空中高速旋转，在需要时通过飞轮惯性带动发电机发电的储能方式，具有响应速度快、功率特性好、使用寿命长等优点。

飞轮储能的构成

飞轮储能系统主要由转子系统、支承系统、电机储能变流器三部分构成。

转子系统是飞轮储能系统中的基本结构，根据构成材料的不同可以分为复合材料和钢制飞轮。

当飞轮转动速度较低时（每分钟约1万转），一般采用钢制飞轮，能够有效提高转子运行的安全性和稳定性，目前我国电网储能飞轮产品主要采用钢制飞轮；

当转动速度较高（每分钟10万转）时，采用质量较轻但特性强的复合材料，成本远高于钢制飞轮。

支承系统主要可以分为机械轴承、永磁轴承以及电磁轴承三种，能够支撑转子转动，降低摩擦阻力，是整个装置以最小损耗运行。目前我国机械轴承技术逐渐成熟，是当前使用最广泛的方式。

飞轮储能系统中有一个内置电机，可以调节充电和放电两种状态，要实现电网调频功能，就需要电机储能变流器。在充电时，将电能转化为机械能，在放电时，将机械能转化为电能，并将频率转化为电网频率，及时将交流电输入到电网系统中，从而实现调频的功能。

此外，真空与冷却也是飞轮储能系统中的重要组成部分。通常情况下，飞轮储能系统的电功率越大，则冷却需求越大，若冷却不足，则会出现飞轮温度过高，从而导致机器的损坏。因此通常会在飞轮壳体上安装散热片，增大散热面积，保障系统的有效运转。

应用场景

根据飞轮储能响应快、大功率、占地小、寿命长等优点，一般被用于不间断电源（UPS）、轨道交通、汽车电池、电网调频、电网调峰等诸多场景。

不间断电源：当电网出现波动、瞬断、间断等问题时，飞轮储能能够瞬间提供应急供电，同时飞轮储能能够连续快速深度充放电，这是电化学储能所不能替代的。

轨道交通：2021年8月，我国首个兆瓦级飞轮储能装置作为铁路牵引变电站在河北投入使用，当火车进站刹车时产生巨大电能，为飞轮储能系统充电；当火车提速出站时，飞轮在将动能释放给火车。

汽车电池：早期曾出现过完全由飞轮驱动的公共汽车，此外，多款保时捷赛车上也应用过飞轮储能，且在比赛上取得了好成绩，但由于其电池容量低，性价比低的原因，不适用于跑里程的汽车，但其在性能指标、安全性上都适用于汽车，未来若能提高其能量密度，将极具发展潜力。

电网调峰调频：由于风电光伏等能源的波动性大，及电网发电和用电不平衡，所以需在电网中加入调峰调频电站，目前我国的储能主要为抽水蓄能，其次是电化学储能，飞轮储能体积小、大功率、无污染等优点，在电网中具有很可观的应用前景，目前国外已有不少机构将飞轮储能接入风力发电系统。

目前飞轮储能还有着诸多难点限制着其发展。飞轮储能的成本较高，需要开发出经济耐用的转子；飞轮储能能量释放时间较短，且能量会在几十个小时内被损耗殆尽；由于飞轮一直处于高速-低速的变化中，产生的应力过大可能会导致撕裂，从而出现安全问题；等等。

相关上市公司

飞轮储能相关概念股有华阳股份、国机重装、广大特材、湘电股份、苏交科、陕西建工、电投能源等。维科网储能统计这些公司的三季度业绩及飞轮储能发展现状，如下所示：

来源：维科网储能

华阳股份（600348.SH）：目前已具备飞轮储能200套/年的产能，年生产大概在50-60套，下游主要是200KW-600KW的大功率应用市场，已生产的2套600KW飞轮储能产品已交付深圳地铁。

国机重装（601399.SH）：目前公司飞轮储能产品技术趋于成熟，正逐步向大功率、大能量储能升级。目前已交付项目13个，在建项目4个。

广大特材（688186.SH）：目前正在进行大功率真空磁悬浮飞轮储能转子关键部件技术研发，以达到转子储电量超过200KWh，储能密度超过20Wh/kg，安全使用寿命超过20年的要求。

湘电股份（600416.SH）：今年五月，青岛地铁联合湘电股份等单位联合研制的我国首台套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应用。

苏交科（300284.SZ）：第二代飞轮储能电池已完成迭代涉及，正在试产，预计今年年底可完成样机试验，飞轮电池度电重量在90kg左右，40度电左右飞轮电池重量大约4-5吨。

陕西建工（600248.SH）：今年9月，由陕西建工承建的四川德阳全球首个二氧化碳+飞轮储能示范项目进入收尾及调试阶段，占地18000㎡，储能规模10MW/20MWh，能在2小时内存满2万度电。

电投能源（002128.SZ）：公司霍林河循环经济多能互补技术研究与应用创新示范项目包含3兆瓦混合储能研究子课题，由3种不同的技术路线组成，其中有1兆瓦飞轮储能、1兆瓦液冷锂电池储能和1兆瓦铁铬液流电池储能。