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。

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%。

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。

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飞轮储能系统的组成

中国飞轮储能行业起步较晚，2014年中国第一台200KW工业化磁飞轮调试成功，2022年拥有首台自主知识产权的兆瓦级飞轮储能装置，飞轮储能具有充放电效率高、能量密度及功率密度大、响应速度快、使用寿命长的优势。

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。

典型的飞轮储能系统由飞轮本体、轴承、电机/发电机、电力转换器和真空室5个主要组件构成。在实际应用中，飞轮储能系统的结构有很多种。

轴承：轴承的性能直接影响飞轮储能系统的可靠性、效率和寿命。应用的飞轮储能系统多采用磁悬浮系统，减少电机转子旋转时的摩擦，降低机械损耗，提高储能效率。

电机/发电机：飞轮储能系统的机械动能与电能之间的转换是以电动/发电机及其控制为核心实现的。电动/发电机集成一个部件，在储能时，作为电动机运行，由外界电能驱动电动机，带动飞轮转子加速旋转至设定的某一转速；在释能时，电机又作为发电机运行，向外输出电能，此时飞轮转速不断下降。显然，低损耗、高效率的电动/发电机是能量高效传递的关键。

电力转换器：电力转换器是为了提高飞轮储能系统的灵活性和可控性，并将输出电能通过调频、整流或恒压等变换为满足负荷供电要求的电能。

真空室：真空室的主要作用是提供真空环境，降低电机运行时的风阻损耗。

在储能时，外界电能通过电力转换器变换后驱动电机运行，电机带动飞轮转子加速旋转，直至达到设定的某一转速。在飞轮加速旋转的过程中，飞轮以动能的形式把能量储存起来，完成电能到机械动能转换的储存能量过程，能量储存在高速旋转的飞轮体中。之后，飞轮以设定的那一转速旋转，直到接受到一个能量释放的控制信号。

在释能时，电机作为发电机使用，高速旋转的飞轮拖动电机发电，经电力转换器输出适用于负载的电流和电压，完成机械动能到电能转换的释放能量过程。在释能的过程中，飞轮的转速不断的下降。整个飞轮储能系统实现了电能的输入、储存和输出。

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飞轮储能系统的应用场景

飞轮储能适用于大功率、响应快、高频次的场景，典型市场包括UPS、轨道交通、电网调频三大领域，未来还将有充电桩、工程机械等新兴市场。

UPS市场

国内外数据中心、通讯基站、重要活动都对电源不间断有明确的要求，目前主要使用化学电池+柴油发电机的组合模式。与目前的化学电池相比，飞轮储能具有响应速度更快、瞬时功率大、占地面积小、使用寿命长等优点，更适合与柴油发电机搭配作为UPS电源。

轨道交通

目前，地铁列车进站回收的电能通过电阻放热方式消耗，存在资源浪费和冲击电网的问题。飞轮储能在列车进站时将回收电能，在列车出站时释放电能，发挥节能和友好电网的作用。美国多个地铁站已经对飞轮储能进行了示范，能够实现节电20%的效果。

电网调频市场

飞轮调频电站，比电化学的调频电站建设时间还早一些。飞轮储能作为一种储能设备，有别于一般的能量型储能设备，是功率型储能设备，可以用于功率的短时支撑。

电网中发电和用电不平衡会使电网频率发生波动，为了平抑这种波动，电网就需要配备总发电容量2%的调频电站。目前，中国电网调频主要是由发电机组承担，未来新能源入网比例增加，电网调频的需求将更大。飞轮储能具备功率大、响应速度快、循环能力强等特性，可以随着电网的变化快速、有效地进行有功/无功补偿，平抑波动负荷，缓冲发电输出瞬变，支撑电网频率和电压，具有很好的应用前景。

储能式电动汽车充电桩

储能式电动汽车充电桩主要应用于电动汽车大功率、快速充电的场合。受现有电网框架容量的限制，建设一个电动汽车充电站涉及到电网的增容、城市规划调整等一系列问题。带有储能环节的大功率电动汽车快速充电桩系统，可减小充电桩对电网增容的压力。以磁悬浮储能飞轮为储能装置，充分利用储能飞轮慢充快放，即小功率充电、大功率输出的典型运行特征，不仅可以满足电动汽车快速充电的要求，又可以规避电网增容的制约。同时，由于储能飞轮功率密度高、体积小、布置灵活、绿色环保无污染，可布置于地下，消除了建设充电站对市容的影响，减小了城建工作的压力。

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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：BeaconPower、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。

国内从事飞轮储能系统的实际应用开发的企业包括华阳股份、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：

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。飞轮储能有望受益于新型储能发展迎来广阔市场空间。

最后

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。

文章来源： 华经情报网，储能前沿， 乐晴智库精选