一、飞轮储能产业介绍

飞轮是一种新的储能技术——利用飞轮转子的高速旋转，将电能转化为机械能存储，再进行能量释放。

相比锂电池等其他储能技术，飞轮具有充放电频次高、响应速度快、功率大、且放电时间短的特点，适合应用在地铁能量回馈、UPS不间断电源、电网调频三种场景中。

若飞轮储能成本能够在未来 3-5 年内下降 50%、且绿色环保政策进一步引导，飞轮储能技术应用在未来几年将实现高速增长。

二、飞轮储能行业市场状况

1、行业政策 

政策和市场环境是促进我国储能产业发展的关键，在进入“十四五”发展的新阶段，储能在未来我国能源体系建设中的关键地位越发突显。2021年作为我国储能的又一个大年，除了在新能源发展侧鼓励加装储能以换取并网资源外，我国出台了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，是继2017年产业发展指导意见后另一个系统的指导性文件，对电力系统各环节储能应用给予的规划引导与保障支持，提出2025年30GW的累积装机指标，为未来储能产业发展指定了明确的路径。

2022年2月，国家发改委、国家能源局联合发布《“十四五”新型储能发展实施方案》，要求2025年储能技术性能进一步提升，系统成本降低30%以上。2022年6月，国家发改委、国家能源局联合发布《“十四五”可再生能源发展规划》，明确新型储能独立市场主体地位，促进储能在电源侧、电网侧、用户侧多场景应用。

2、飞轮储能发展历程

飞轮储能是一种源于航天领域的先进物理储能技术。欧美国家受到更严格的环保政策驱动，对 UPS 和地铁节能场景的储能装置的体积和质量有较严格的限制，欧美的发电系统多采用燃气轮机发电，本身具有较好的调频性能，因此更注重将飞轮应用于 UPS 和地铁能量回馈，其技术发展方向更偏轻量化与高能量密度，而非单机能量容量最大化。

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。

3、飞轮储能分类

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，由飞轮转子、轴承、电动发电机、真空室等部分组成，可按飞轮特性和飞轮材质进行分类。

主要分为功率型飞轮、能量型飞轮、钢制飞轮、复合材料飞轮。

4、飞轮储能应用场景

基于飞轮储能的特点，其最适用于充放电频次高、响应速度快、功率大、且放电时间短的应用场景，即地铁能量回馈、不间断电源和电网调频三大领域，目前商业化应用正逐步开展。

地铁储能装置具有循环次数多、瞬时功率高的技术特点。以飞轮储能与超级电容为代表的储能装置，节能效果比中压回馈系统更强。

在不间断电源 UPS 场景下，飞轮主要应用于四个领域：高端医疗（如血液透析器等医疗设备等）、高端制造（如半导体制造业等）、数据中心（保障重要数据安全性）、及电源车（保障重要会议的供电正常）。上述场景耗电量大、断电容忍度极低，因此需要储能技术达到百毫秒级的响应速度与较高的瞬时功率。

在电网调频的应用场景下，飞轮可以凭借大功率密度与高可靠性的特点，有效辅助传统的风电 / 水电调频，维护电网负荷平衡。

5、飞轮储能市场规模

全球方面，2018年至2021年，全球飞轮储能累计装机规模由362MW增长至457.2MW，增速同时上涨，由2%上涨至19.6%。这体现出了飞轮储能在全球范围内，市场热度的不断增高。飞轮储能清洁无污染、安全性高且使用寿命长，能量密度高，逐渐成为各国重点发展的新型储能技术。随着欧美国家企业在飞轮储能应用场景上的商业化越来越广泛，飞轮储能装机规模将持续上涨。

国内方面，2019年开始，中国飞轮储能的项目开始装机，2021年累计装机规模达到51MW，到 2026 年飞轮储能累计装机量可增长至 572MW，到 2030 年可进一步增长至 1.62GW。从占全球飞轮储能装机规模的比重来看，中国飞轮储能技术在2021年开始爆发，占比增长较快，发展速度加快。中国新型储能目前发展状况良好，预计未来增量大。

6、飞轮储能行业市场格局

全球飞轮储能技术的研发力量主要集中在美国、欧洲和日本。在飞轮技术基础应用研究、关键技术及制造]艺、飞轮储能产品产业化开发与市场运作等方面，美欧日均领先于其他国家。美国研究飞轮储能技术较早同时，得益于DOE和NASA等机构的长期技术投入及资本市场的资金支持，美国飞轮储能技术目前全球领先商业化应用也较为广泛，已发展出在飞轮储能各应用领域具有代表性的企业及研发中心。

国内方面，已经有公司开始运营从事飞轮储能系统的实际应用开发，如华阳股份、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。2022年4月，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。

三、飞轮储能产业链

从产业链来看，上游设备核心装置由飞轮转子、电机、轴承、电力电子接口和外壳组成。

转子方面，低速飞轮通常由较重的金属材料制成，由机械轴承或磁轴承支承。高速飞轮一般使用较轻但较强的复合材料，通常需要磁轴承。高速飞轮的成本通常可高达低速飞轮成本的5倍。

发电机方面，飞轮上存储的能量由作为发电机的的同一电机提取，因此，飞轮在将动能转化为电能的过程中减速。飞轮储能系统中常用的电机有感应电机(IM)、永磁电机(PM)和可变磁阻电机(VRM)。

下游应用上，飞轮储能技术最早应用于航天领域，作为卫星姿控、储能一体化使用，其关键技术也逐渐转化到民用领域。飞轮储能因其功率密度高、效率高、寿命长和无污染的优势，目前广泛应用于大功率、响应快、高频次的场景，典型市场包括轨道交通、电网调频、UPS不间断电源等。

重点关注

华阳股份600348★★

山西华阳集团新能股份有限公司成立于1999年12月30日，2003年8月21日在上海证券交易所挂牌上市，为华阳新材料集团（原阳泉煤业集团）旗下唯一上市平台。2021年由于山西煤炭集团专业化重组后集团定位发生变化，公司改名华阳股份。

华阳新材料科技集团有限公司持有公司55.51%股份，为公司第一大股东。剩余44.49%的股权被其他股东持有。山西省国资委通过山西省国有资本运营有限公司间接持有上市公司29.86%的股份，为公司实际控制人。

前瞻布局飞轮储能，具备竞争优势。飞轮储能项目实施主体为阳泉奇峰聚能科技有限公司，其中北京奇峰聚能科技有限公司持股51%，山西新阳清洁能源有限公司持股49%，后者为公司全资子公司。

阳泉一期项目总投资1亿元，落地于阳泉市矿区，设计年产200套飞轮储能系统的生产装配线已于2021年5月建成，可满足飞轮储能装置生产需要。截止2022年3月末，共生产完成飞轮储能装置20套，其中QFFL200/60s型飞轮储能完成2套，飞轮车间光伏+飞轮+钠离子电池微网系统在用1台，另1台用于太原综改区光储网充示范项目；QFFL600/30s型飞轮储能装置完成18套，自留1套；深圳地铁七号线车公庙交付2套，已全面调试完成；河北三河电厂和华能山东莱芜电厂调频项目15套。

国机重装601399★★

国机重装于2018年3月正式挂牌成立后，旗下二重装备以德阳为生产基地，成立了二重德阳储能科技有限公司，于2020年开始飞轮储能装置项目上线运行。

公司自主研发的100KW、200KW飞轮储能装置，具有储能密度大，效率高成本低，使用寿命长等优势，在国内同行业中处于领先地位。

国机重装表示，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，涉及北京、陕西、河南、四川、广东等省市，在建项目4个，分别在北京市、四川省和黑龙江省、广东省。目前飞轮储能产品占公司营业收入比重较小。此外，公司自主设计、制造、安装的8万吨模锻压力机，为解决航空级铝合金厚板、大飞机承力构件等“卡脖子”问题、保障C919大型客机等国家重点工程项目顺利实施提供了有力支撑。

去年7月下旬，二重德阳储能科技有限公司成功中标中国葛洲坝集团装备工业有限公司“产业园风光柴储充多能互补综合能源科研项目飞轮储能装置及充电桩采购”项目。该项目是湖北省发改委和武汉市科技计划项目资金扶持的多能互补综合能源示范项目，将建设集光伏、电化学储能、飞轮储能、交直流充电桩、柴油发电机及智慧能源管理系统于一身的综合能源、多能耦合的智慧能源平台。项目具备组态式智慧能源管理系统和混合储能系统测试试验功能。

四、总结

飞轮储能是利用电动机带动真空磁悬浮条件下的飞轮转子高速旋转来储能，转速提高时，进行充电，转速降低时，就可以放电。高功率密度、长寿命是它的技术特点，不仅可以在5毫秒内响应大功率充放电，而且充放电寿命更是高达上千万次。

政策和市场环境是促进我国储能产业发展的关键，在进入“十四五”发展的新阶段，储能在未来我国能源体系建设中的关键地位越发突显。2022年2月，国家发改委、国家能源局联合发布《“十四五”新型储能发展实施方案》，要求2025年储能技术性能进一步提升，系统成本降低30%以上。2022年6月，国家发改委、国家能源局联合发布《“十四五”可再生能源发展规划》，明确新型储能独立市场主体地位，促进储能在电源侧、电网侧、用户侧多场景应用。

飞轮储能是一种源于航天领域的先进物理储能技术。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基于飞轮储能的特点，其最适用于充放电频次高、响应速度快、功率大、且放电时间短的应用场景，即地铁能量回馈、不间断电源和电网调频三大领域，目前商业化应用正逐步开展。

市场规模上，全球方面，2018年至2021年，全球飞轮储能累计装机规模由362MW增长至457.2MW，增速同时上涨，由2%上涨至19.6%。国内方面，2019年开始，中国飞轮储能的项目开始装机，2021年累计装机规模达到51MW，到 2026 年飞轮储能累计装机量可增长至 572MW，到 2030 年可进一步增长至 1.62GW。从占全球飞轮储能装机规模的比重来看，中国飞轮储能技术在2021年开始爆发，占比增长较快，发展速度加快。中国新型储能目前发展状况良好，预计未来增量大。

目前全球飞轮储能技术的研发力量主要集中在美国、欧洲和日本。在飞轮技术基础应用研究、关键技术及制造]艺、飞轮储能产品产业化开发与市场运作等方面，美欧日均领先于其他国家。国内方面，已经有公司开始运营从事飞轮储能系统的实际应用开发，建议关注这方面技术领先、已形成成熟商业规模的企业如华阳股份与国机重装等。

五、风险提示

1、飞轮储能装机容量增长低于预期风险；

2、飞轮储能发展不及预期的风险；

3、新技术（如电化学储能等）替代加速的风险；

4、市场竞争加剧的风险。

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