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飞轮储能爆发在即

发表时间:2024-03-25 13:02作者:卢奇秀来源:中国能源报
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作者:卢奇秀 来源:中国能源报
近日,北京泓慧国际能源技术发展有限公司(以下简称“泓慧能源”)签署上市辅导协议,正式开启IPO进程。而此时,距离泓慧能源成立已整整9年。
作为一家拥有完全自主知识产权的飞轮储能企业,泓慧能源一路走来并不容易。“终于熬过来了!经过多年技术沉淀,在‘双碳’目标和新能源快速发展的背景下,飞轮储能快速响应、大功率等优势逐渐突显,已具备大规模推广应用条件。”泓慧能源董事长王佳良接受《中国能源报》记者专访时慨叹,飞轮储能正逐渐走到聚光灯下,行业爆发在即,真正迎来属于它的时代。
老技术,地球自转动力逻辑
飞轮储能系统是一项物理储能技术,通过真空磁悬浮条件下高速旋转的飞轮转子来实现电能与动能的转换。
“所有自转物体都储有能量,悬浮在太空中的地球就是一个大型飞轮储能。太阳系形成初期,各种陨石撞击对地球产生像 ‘抽陀螺’一样的力量而形成初始的地球自转力,通过潮汐能缓慢释放。”王佳良介绍,早在20世纪50年代,欧美国家率先开始高速旋转的惯性储能装置研发,用于飞船、航天领域。近年来,随着新能源的快速发展,飞轮储能关键技术逐渐转化到民用领域,主要应用于轨道交通节能、电网调峰调频、UPS不间断电源,以及大功率脉冲领域。
轨道交通领域,地铁是耗电大户,列车牵引动力占地铁运营总电力成本的45%— 60%。而目前城市轨道交通回收的制动能量普遍采用电阻放热方式消耗,存在资源浪费和冲击电网的问题。配置飞轮储能装置进行能源回馈,当列车进站制动时,飞轮储能吸收能量,将电能转换为动能;当列车出站加速时,飞轮释放能量,将动能转化为电能,释放能量供列车使用,可节约20%的牵引能耗。“粗略算笔账,城市地铁配置飞 能储能30年使用寿命可节电20多亿度,节省2000万元的电费。目前,飞轮储能已经在青岛、郑州地铁做了示范工程,北京地铁1号线改造项目也将使用飞轮储能。”王佳良称。
飞轮储能在电力系统更独具优势,前景巨大。“100 兆瓦的锂电储能项目,一般只有10%的容量用于调频,过度频繁地充放电存在安全隐患。而飞轮储能具有毫秒级响应能力,充放电次数可达数百万次,可为新型电力系统提供惯量及快速调频支撑,维护系统平稳运行。”在王佳良看来,调频是飞轮储能的优势领域。全国范围内,山西率先探索新型储能参与调频有偿服务机制,扩宽了储能的盈利模式。“仅山西一地的飞轮储能调频市场规模就高达100亿元,今年我们签订10多亿元的飞轮调频订单,80%都来自山西市场。内蒙古、山东、 江苏也在逐步推出储能调频有偿服务政策,飞轮储能调频市场正迎来爆发。”
厚积薄发,民用领域全球领先
事实上,全球从事飞轮储能研发的机构并不少,国际上主要的飞轮储能厂商有 VYCON、ActivePower、Beacon、Piller 等 ,国内有清华大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、中国科学院等高校和科研机构,以及十余家飞轮储能厂商。
数据显示,2023 年全球新型储能累计装机中,锂离子电池占比为 89.6%,压缩空气储能占比为 3.5%,飞轮储能占比为 1.6%。对于飞轮储能占比相对“小众”的原因,王佳良认为,飞轮储能原理看似简单,实际上技术难度极高,是一门集材料学、机械设计、电磁学、电力电子、控制算法等学科综合运用的技术。“前些年,飞轮储能技术还不成熟,价格偏高,得慢慢熬, 慢慢把技术攻克、把产品打磨好,前期做好项目示范,并制定完善相关标准,厚积以求薄发。”
当前,我国飞轮储能在民用领域已实现全面超越,不仅完全掌握了自主知识产权,后劲更足。王佳良介绍,“飞轮储能技术发展趋势类似风机,单体规模会越做越大,成本将越来越低。而欧美企业制造水平受限于成本下降曲线,技术创新成本很高。而中国拥有完整的制造业体系和产业链,同时飞轮储能产品主要材料是钢铁,对资源依赖度低。这也是我们最大的信心与底气。泓慧能源在四大典型领域都有相应产品,源代码都是自己写的。”
据记者了解,飞轮储能具有功率密度大、使用寿命长、绿色无污染等优势,同时也存在能量密度低、储能量小等不足。飞轮储能系统中的飞轮转子在运行中处于高速旋转状态,与发电机组等传统旋转机构类似 ,存在一定的安全隐患。因此,行业要强化安全手段的应用, 飞轮转子的无损检测(探伤)是保障飞轮安全运行的基本条件,只要在设计、加工、检测等方面严格控制,飞轮储能系统的安全运行可以保障。
“每种储能技术都有优势和不足,单一技术不可能解决全部问题。因此,未来产业的发展,一定是因地制宜找到合适的储能解决方案。”王佳良说。
规模制造,3年内成本有望降一半
在技术上实现了超越,飞轮储能产品开始走向国际市场。
“今年泓慧能源将有20多台飞轮储能产品出口海外。”王佳良判断,东南亚、中东地区电网相对薄弱,而这些地区普遍拥有丰富的风光资源,能源需求也在不断增长, 是飞轮储能重要的增长市场。
推动飞轮储能规模化应用,降成本是当务之急。在王佳良看来,我国飞轮储能技术已经成熟,迎来规模化发展时机。一方面要加强技术创新,比如让轴承在高速 旋转中保持可靠性、承载力,提高真空度和真空散热,减少飞轮高速转动中的风阻,让轮子转得更快,储存更多能量;另一方面要通过规模化制造来降低成本,为顺应市场高速增长需求,泓慧能源已在江苏启东、广州中山和河北唐山布局了三大规模化制造 基地,全力推进生产进度。
“当前飞轮储能投资成本为4元—5元/瓦左右,通过3至5年产业化规模制造, 成本有望降低一半至2元/瓦。”王佳良称。
新型电力系统中飞轮储能必然有一席之地,可弥补新能源发电的随机性、波动性,实现新能源发电的平滑输出,使大规模风电及太阳能发电更安全更可靠地并入电网,其市场规模会随着应用的不断铺开而逐步扩大。王佳良建议,进一步完善新型储能价格和市场机制,加快完善电力市场交易品种,健全需求响应机制,以市场化方式引导储能参与电网调节,让其价值得以精准度量并给予合理收益。“储能要真正用起来,不能沦为摆设,否则是对国家资源和财富的极大浪费。储能最终一定要回归到商业本质,唯有创造价值,产业才能有更大发展。


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