飞轮储能是指什么?

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  飞轮储能是指利用电动机带动飞轮高速旋转，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。技术特点是高功率密度、长寿命。飞轮本体是飞轮储能系统中的核心部件，作用是力求提高转子的极限角速度，减轻转子重量，最大限度地增加飞轮储能系统的储能量，多采用碳素纤维材料制作。

  飞轮储能系统是一种机电能量转换的储能装置，突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。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，并通过调频、整流、恒压与不同类型的负载接口。

  根据中研普华产业研究院发布的《2022-2027年中国飞轮储能行业发展趋势与竞争形势分析报告》显示：

  根据储能技术能量存储原理的不同，储能技术可分为电化学储能、电磁储能以及机械储能。机械储能是将电能转换为机械能的形式存储，主要产品有抽水储能、压缩空气储能和飞轮储能。飞轮储能系统通常被称为机械电池，因为它们的功能非常类似于传统电池，除了它以旋转的飞轮动能形式储能，而不是化学能。

  和电池及其他储能方式相比，飞轮的优势是功率密度、循环能力、能量可利用率和在不降低性能的前提下的长使用寿命。早在20世纪50年代飞轮储能技术就得到了人们的关注，并将其应用于电动汽车中。但是受到当时技术水平的限制，未能取得突破性进展。直到20世纪90年代，由于与飞轮电池储能相关的技术取得了突破性进展，才使得飞轮电池储能进入了快速发展阶段。

  随着磁悬浮技术、复合材料技术和电力电子转换技术取得突破性进展，飞轮储能作为一种新的储能方式得到了各国的普遍关注，并且已经成功应用于许多领域。美国、德国、日本等发达国家对飞轮储能技术的开发和应用比较多。日本已经制造出在世界上容量最大的变频调速飞轮蓄能发电系统。美国罗特尼克在国内积极参与储能示范站的建设，推广其飞轮储能系统在国内智能电网、微电网、新能源、轨道交通等领域的应用。

  同时，罗特尼克还将在国内建立一个在未来几年内具备5000台左右产能的生产基地，以实现飞轮储能系统的大规模产业化。欧洲的法国国家科研中心、德国的物理高技术研究所、意大利的SISE均正开展高温超导磁悬浮轴承的飞轮储能系统研究。

  飞轮储能因其具有安全、可靠性高、寿命长、环境友好等优势，在储能行业快速发展的进程中，迎来了更好的发展机遇和更广阔的市场前景，在技术驱动下，直接服务于“新基建”的大数据中心IDC、城际高速和城际轨道交通、新能源汽车充电桩等领域的飞轮储能技术也越来越受到重视。双碳背景下，储能技术将迎来百花齐放的局面。飞轮储能作为制造型能源，基于不同应用场景，将发挥高频次物理储能技术优势，结合其他储能技术彰显最优效果，促进能源行业面向安全、绿色、高效的创新和变革。

  飞轮储能行业市场现状分析

  国家发展改革委、国家能源局正式发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，提出将发展新型储能作为提升能源电力系统调节能力和综合效率的重要举措，并提出提升科技创新能力，加快飞轮储能等新型储能技术开展规模化试验示范。意见提出到2025年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，装机规模达3000万千瓦(30GW)以上，到2030年实现新型储能全面市场化发展。飞轮储能技术除在铁路应用之外，还可广泛应用于城市轨道交通、航空航天、国防军工、医疗等领域，市场前景广阔。

  截至2020年底，国内抽水蓄能电站累计装机31.79GW，占中国储能装机规模的89.3%。而包含电化学储能、熔融盐储热、飞轮储能、压缩空气储能、超级电容储能等在内的新型储能规模偏小，但增长较快，发展空间巨大。截至2020年底，我国已投运的新型电力储能累计装机规模仅为3.28GW。也就是说，未来5年，我国新型储能的装机规模将有近10倍的增长空间。

  随着环境保护意识的提高以及全球能源的供需矛盾，开发节能及采用替代能源的环保型汽车，以减少对环境的污染，是当今世界汽车产业发展的一个重要趋势。汽车制造行业纷纷把目光转向电动汽车的研制。能找到储能密度大、充电时间短、价格适宜的新型电池，是电动汽车能否拥有更大的机动性并与汽油车一争高下的关键，而飞轮电池具有清洁、高效、充放电迅捷、不污染环境等特点而受到汽车行业的广泛重视。预计21世纪飞轮电池将会是电动汽车行业的研究热点。

  风力发电由于风速不稳定，给风力发电用户在使用上带来了困难。传统的做法是安装柴油发电机，但由于柴油机本身的特殊要求，在启动后30分钟内才能停止。而风力常常间断数秒，数分钟。不仅柴油机组频繁启动，影响使用寿命;而且风机重启动后柴油机同时作用，会造成电能过剩。考虑到飞轮储能的能量大。

  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，并顺利并网应用，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。

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