根據(jù)儲能技術(shù)能量存儲原理的不同,儲能技術(shù)可分為電化學(xué)儲能、電磁儲能以及機械儲能。機械儲能是將電能轉(zhuǎn)換為機械能的形式存儲,主要產(chǎn)品有抽水儲能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能。
飛輪儲能系統(tǒng)通常被稱為機械電池,因為它們的功能非常類似于傳統(tǒng)電池,除了它以旋轉(zhuǎn)的飛輪動能形式儲能,而不是化學(xué)能。和電池及其他儲能方式相比,飛輪的優(yōu)勢是功率密度、循環(huán)能力、能量可利用率和在不降低性能的前提下的長使用壽命。早在20世紀50年代飛輪儲能技術(shù)就得到了人們的關(guān)注,并將其應(yīng)用于電動汽車中。但是受到當時技術(shù)水平的限制,未能取得突破性進展。直到20世紀90年代,由于與飛輪電池儲能相關(guān)的技術(shù)取得了突破性進展,才使得飛輪電池儲能進入了快速發(fā)展階段。
在2023-2025年間,中國占可再生能源發(fā)電增長的45%。預(yù)計到2025年,中國在全球電力消費中的份額將升至三分之一,而2015年為四分之一。未來三年,全球電力需求增長的70%將來自中國、印度和東南亞。可再生能源在全球發(fā)電組合中的比例預(yù)計將從2022年的29%上升到2025年的35%。在可再生能源大幅增長的同時,還需要加快對電網(wǎng)的投資,并靈活地將其成功納入電力系統(tǒng)。
在雙碳目標的指引下,隨著新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建,我國新能源裝機占比不斷提高,已達到42.4%。根據(jù)預(yù)測,2030年和2060年,我國風(fēng)光新能源發(fā)電量占比將分別達到42.7%和64.4%。
新能源發(fā)電具有間歇性、波動性、隨機性等特點,新能源裝機占比大幅增加,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)對于調(diào)節(jié)靈活性的需求更加凸顯,對儲能等電力系統(tǒng)的靈活性資源提出了迫切需求。
目前飛輪儲能產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段,在整個儲能市場中占比還較小。對于其他儲能產(chǎn)品來說,競爭能力不強,適用領(lǐng)域?qū)I(yè)化程度加高,受眾面相對較窄。
現(xiàn)在隨著電化學(xué)儲能的迅猛發(fā)展,初步形成了新能源加儲能的融合發(fā)展態(tài)勢。但受水資源所限,抽水蓄能發(fā)展相對穩(wěn)定,光熱儲能目前尚處于起步階段,飛輪儲能逐步進入商業(yè)化規(guī)?;瘧?yīng)用的導(dǎo)入期。
飛輪儲能行業(yè)市場分析及競爭形勢
飛輪儲能是一種高功率密度、高可靠性、長壽命、環(huán)境友好的儲能技術(shù),最特點是全磁懸浮,能耗小、響應(yīng)快,壽命長、充放電循環(huán)次數(shù)次數(shù)高,充電和放電之間的轉(zhuǎn)換可達毫秒級,能有效適應(yīng)電網(wǎng)快速調(diào)頻的需求。
飛輪儲能技術(shù)適用于軌道交通等小規(guī)模儲能,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)境下運行。列車進站制動,飛輪吸收其能量,將電能轉(zhuǎn)換為動能,轉(zhuǎn)速高達每分鐘20000轉(zhuǎn);當列車出站加速時,飛輪釋放能量,將動能轉(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)、軌道交通制動能量回收、脈沖功率電源等領(lǐng)域。而在未來,飛輪儲能技術(shù)將朝著復(fù)合材料飛輪轉(zhuǎn)子、組合式磁軸承、高速電機、雙向電力電子控制、陣列式運行等方向進一步發(fā)展?!≡谡?、市場日趨成熟的大趨勢中,飛輪儲能等新型儲能正迎來前所未有的良好發(fā)展機遇。
2021年全球儲能市場裝機功率為205.3GW,其中,飛輪儲能裝機僅占0.47%;而在中國43.44GW的裝機規(guī)模中,飛輪儲能裝機占比則不到0.44%,當前飛輪儲能的市場規(guī)模較小,仍處于非主流的一種儲能方式。當前飛輪儲能目前主要作為蓄電池系統(tǒng)的補充,還處于商業(yè)化早期。整體而言,目前在全球及中國儲能市場,飛輪儲能市占率均處于低位。隨著技術(shù)的成熟和價格的降低,行業(yè)發(fā)展前景廣闊,并有望成為儲能領(lǐng)域的一項新的革命。
而在業(yè)內(nèi)競爭而言,2021年飛輪儲能領(lǐng)域進行布局的企業(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)的飛輪儲能產(chǎn)品還處于研發(fā)試驗階段;有的企業(yè)已有飛輪儲能產(chǎn)品樣機和個別示范案例;有的企業(yè)則已經(jīng)批量生產(chǎn)和應(yīng)用。因為飛輪儲能產(chǎn)品技術(shù)水平的差異以及產(chǎn)品成熟度的差異等原因,目前飛輪儲能企業(yè)之間的競爭并不激烈。
隨著市場及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大,飛輪儲能關(guān)鍵技術(shù)將向以下幾個方面發(fā)展:
(1)電機及變流器系統(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)飛輪儲能單機儲存能量提升;(5)大容量飛輪儲能系統(tǒng)將向模塊陣列化方向發(fā)展。
《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》提出,到2025年,新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)模化發(fā)展階段,具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件。新型儲能技術(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,標準體系基本完善,產(chǎn)業(yè)體系日趨完備,市場環(huán)境和商業(yè)模式基本成熟。其中,電化學(xué)儲能技術(shù)性能進一步提升。
原標題:世界熱文:行業(yè)洞察,飛輪儲能行業(yè)市場分析及競爭形勢