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宋明:深度解析飛輪儲能行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與廣闊前景
發(fā)布時間:
2023-01-10 18:00
來源:
飛輪的儲能應(yīng)用市場包括電力調(diào)頻、軌道交通制動能量回收、UPS、新能源 汽車、武器裝備等市場。在新能源電力裝機量的快速增長以及國家工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能 政策出臺的驅(qū)動下,飛輪儲能將會迎來新的市場機遇,每年的市場規(guī)模將達到數(shù) 百億元以上。
從事飛輪儲能行業(yè)的公司主要有坎德拉(深圳)新能源科技有限公司、北京泓慧國際能源技術(shù)發(fā)展有限公司、貝肯新能源有限公司、北京奇峰聚能科技有限公司、華馳動能(北京)科技有限公司、盾石磁能科技有限責任公司、沈陽微控新能源技術(shù)有限公司。
關(guān)注飛輪儲能行業(yè)的投資機構(gòu)主要有:水木春錦資本、梧桐樹資本、國投創(chuàng)業(yè)、廣大控股、中建投資本、龍江交投、天問時代等。
暫無以飛輪儲能為主營業(yè)務(wù)的上市公司。
儲能最重要的用途在于解決電力供需的時間錯配、電力質(zhì)量波動等問題。通過特定的裝備或物理介質(zhì)將不同形式的能量儲存起來,其在電力領(lǐng)域存儲的主要 是電能。電力系統(tǒng)因為其連續(xù)性和隨機性的特點,電力供需錯配可能發(fā)生在電力 的“發(fā)、輸、配、用”中的任何一個環(huán)節(jié),尤其是光伏、風電等可再生能源還具 有明顯的間歇性特點,通過儲能可以為可再生能源實現(xiàn)消納、調(diào)頻和削峰填谷的 多重功效。
在電力系統(tǒng)一次調(diào)頻、二次(AGC)調(diào)頻領(lǐng)域(簡稱調(diào)頻領(lǐng)域,下同),由于電網(wǎng)發(fā)電結(jié)構(gòu)及發(fā)電系統(tǒng)特性等原因,目前電力系統(tǒng)調(diào)頻主要以火力發(fā)電機 組和水利機組為主,但由于火力發(fā)電機組特殊屬性的問題,存在一次調(diào)頻響應(yīng)時間過長、邏輯組態(tài)設(shè)置不當導(dǎo)致頻繁反復(fù)投切、一次與AGC調(diào)頻相互影響、 燃料煤煤質(zhì)、汽機閥門流量等問題均會出影響調(diào)頻效果,造成調(diào)節(jié)延遲、調(diào)節(jié)偏 差和調(diào)節(jié)反向等問題,嚴重時甚至干擾到火力發(fā)電機組的安全運行。
新能源電站一次調(diào)頻成為強制要求,大幅帶動儲能需求,《電力系統(tǒng)網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)規(guī)范》于 2018年 10月 1日開始實施,該規(guī)范 6.3.4條要求“風電場、光伏發(fā)電站應(yīng)具備一次調(diào)頻能力,并網(wǎng)運行時一次調(diào)頻功能始 終投入并確保正常運行”。基于此要求,各省調(diào)度在 2020年相繼要求新能源場站必須具備一次調(diào)頻功能。一次調(diào)頻,即當電力系統(tǒng)頻率偏離目標頻率時,發(fā)電 廠通過控制系統(tǒng)的自動反應(yīng),調(diào)整有功出力減少頻率偏差的控制功能。在電網(wǎng)頻 率達到 50.06Hz時,經(jīng)過 2S的滯后時間滯后, 5S之內(nèi)需要將有功功率調(diào)節(jié)量達到調(diào)節(jié)目標值的 90%,15S內(nèi)達到穩(wěn)定狀態(tài),有功功率波動穩(wěn)定在額定出力 的 1%以內(nèi)。
在新能源場站中,機組都具備基本一次調(diào)頻功能,其通過調(diào)速系統(tǒng)的自動反應(yīng),調(diào)整有功出力減少頻率偏差,但機組的調(diào)頻功能有限,尤其是在電網(wǎng)需要機 組增加出力調(diào)節(jié)頻率時,往往不能滿足要求,所以需要采取進一步的措施保證能 快速響應(yīng)電網(wǎng)頻率的要求,就是上一次調(diào)頻系統(tǒng)。目前,新能源場站(風電場、光伏發(fā)電站)一次調(diào)頻功能的實現(xiàn)主要可通過以下幾種方式實現(xiàn):1.新能源場站保留有功備用;2.配置儲能;3. 增加一次調(diào)頻裝置;4.改造風力發(fā)電機或逆變器。但從目前的經(jīng)濟性和技術(shù)水平看,配置儲能裝置是實現(xiàn)電力調(diào)頻的必須選項。
目前正在制定中的新國標預(yù)計將要求新能源場站要具備向上 6%和向下10%的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)能力。目前新建設(shè)的新能源電站一般按照10%的容量來配 置一次調(diào)頻儲能。
根據(jù)當前政策及電力調(diào)頻市場預(yù)測,先不考慮火電存量改造市場,僅看風電和光伏市場需求,至 2025年電力調(diào)頻飛輪儲能市場規(guī)模將達 253億元/年,2021-2025 年累計市場規(guī)模超過 1000 億。
制動能量回收領(lǐng)域市場規(guī)模
制動能量回收,像地鐵、高鐵、石油鉆機、碼頭港機等都存在制動能量回收的需求,將回收的電進行二次利用,這是一種大功率、高頻次的應(yīng)用場景(地鐵 每次進站 200 次左右,每次幾十秒)。該方向在國外(洛杉磯、波士頓地鐵等)已經(jīng)有比較成熟的市場應(yīng)用,在國內(nèi)也有個別站點開始了試驗性示范項目的應(yīng)用。
目前軌交領(lǐng)域的動能回收中的主要方式比較:
交通部數(shù)據(jù)顯示,截至2020年12月31日,全國共有44個城市開通運營城市軌道交通線路233條,運營里程7545.5公里,車站4660座。全國鐵路運營里程14.6萬公里,其中高速鐵路3.8萬公里,全國有超過500座高鐵站。以單個站點100萬元的投入計算,在國內(nèi)城市軌道交通和高鐵領(lǐng)域動能回收的潛在市場空間在100億元左右。石油鉆機、碼頭港機等重型機械領(lǐng)域的制動能量回收需求與軌道交通接近,全國石油鉆機超過2萬臺,功率型飛輪在重型機械領(lǐng)域也具備數(shù)百億的市場機會。
2025 年飛輪儲能其他領(lǐng)域市場空間測算(億元)
商業(yè)模式?jīng)Q定發(fā)展經(jīng)濟性,從飛輪儲能現(xiàn)有的商業(yè)模式看,其價值創(chuàng)造路徑包括參與電力調(diào)頻、UPS、能量回收、特種電源、電動汽車等應(yīng)用場景,其中以電網(wǎng)調(diào)頻市場最具潛力和想象空間?;趯π袠I(yè)的觀察以及飛輪企業(yè)的調(diào)研,當 前站上萬億儲能風口,物理儲能技術(shù)飛輪儲能將迎來超過 350億/年的市場空間。
在各類儲能技術(shù)中,飛輪儲能對比其他儲能技術(shù)擁有獨一無二的優(yōu)勢。具有功率密度高、充放電次數(shù)高、壽命長、環(huán)境友好等獨一無二的優(yōu)勢:但此前高昂 的成本相對制約了其在儲能領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用(目前成本為化學(xué)電池的 3-4 倍)。 未來,在國家政策影響下,隨著能源產(chǎn)業(yè)變革和產(chǎn)能規(guī)模的擴張以及材料和技 術(shù)本身的創(chuàng)新,飛輪儲能成本將隨著大規(guī)?;a(chǎn)快速下降,有望追平電化學(xué)電 池,打破市場壁壘。
雙碳背景下,儲能技術(shù)將迎來百花齊放的局面。飛輪儲能作為制造型能源,基于不同應(yīng)用場景,將發(fā)揮高頻次物理儲能技術(shù)優(yōu)勢,結(jié)合其他儲能技術(shù)彰顯最 優(yōu)效果,促進能源行業(yè)面向安全、綠色、高效的創(chuàng)新和變革,充滿投資機遇。