飛輪儲能系統原理與應用

飛輪儲能系統原理與應用2026年8月8日匯報內容一、飛輪儲能發展現狀與技術原理四、研發團隊二、飛輪儲能系統應用三、大功率/大容量飛輪儲能關鍵技術3一、飛輪儲能發展現狀與技術原理1.應用領域42.政策與行業現狀序號行業政策頒布機構相關內容

12023年3月21日《“十四五”新型儲能發展實施方案》

發改委、能源局加快重大技術創新示范：百兆瓦級先進壓縮空氣儲能系統應用、鈉離子電池、固態鋰離子電池技術示范、飛輪儲能技術規模化應用、復合型儲能技術示范應用等。

22021

年12

月21

日《電力并網運行管理規定》和《電力輔助服務管理辦法》

能源局將電化學儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等新型儲能納入并網主體管理，并鼓勵新型儲能等并網主體參與電力輔助服務。

32021

年8

月9

日《關于鼓勵可再生能源發電企業自建或購買調峰能力增加并網規模的通知》

發改委、能源局由電網承擔消納任務的保障性規模（部分省份也要求配一定能比例的儲能，儲能配置要求為10%功率、2

小時）；市場化部分配置15%功率、4小時的配置（鼓勵20%、4小時）的調峰資源。

42021

年7

月23

日《國家發展改革委國家能源局關于加快推動新型儲能發展的指導意見》

發改委2021年7月15日提出將發展新型儲能作為提升能源電力系統調節能力和綜合效率的重要舉措，并提出提升科技創新能力，加快飛輪儲能等新型儲能技術開展規模化試驗示范。52021

年7

月14

日《新型數據中心發展三年行動計劃（2021-2023年）》

工信部支持探索利用鋰電池、儲氫和飛輪儲能等作為數據中心多元化儲能和備用電源裝置，加強動力電池梯次利用產品推廣應用。62020

年11

月《十四五規劃建議》中共中央提出加快推動綠色低碳發展，發展戰略性新興產業。

7

《關于促進儲能技術與產業發展的指導意見》

國家能源局大力發展儲能系統集成與智能控制技術，實現儲能與現代電力系統協調優化運行。重點包括10MW/100MWh

級超臨界壓縮空氣儲能系統、10MW/1000MJ

級飛輪儲能陣列機組、100MW級鋰離子電池儲能系統、大容量新型熔鹽儲熱裝置、應用于智能電網及分布式發電的超級電容電能質量調節系統等。

8

《中國制造2025-能源裝備實施方案的通知》

國家發改委、工信部、能源局確定了儲能裝備等15

個領域的發展任務，并明確資金支持、稅收優惠、鼓勵國際合作等五大保障措施。其中儲能裝備方面，涉及了抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、液流電池、鋰電池、超級電容器等方面。一、飛輪儲能發展現狀與技術原理5一、飛輪儲能發展現狀與技術原理6一、飛輪儲能發展現狀與技術原理7一、飛輪儲能發展現狀與技術原理公司名稱典型產品指標國家北京泓慧1MW/45kWh中國貝肯新能源500kW/50kWh中國北京奇峰聚能600kW/150kWh中國華馳動能630kW/125kWh中國盾石磁能333kW/3.6kWh中國沈陽微控350kW/1.7kWh中國德陽二重儲能200kW中國坎德拉新能源1MW/35kWh中國羅特尼克1MW/12kWh中國全球飛輪產品典型指標公司名稱典型產品指標國家ActivePower250kW/1.5kWh美國Amber8kW/32kWh美國ATZ250kW/5kWh德國BEACON100kW/25kWh美國Caterpillar250kW/1.5kWh美國KTS330kW/3.8kWh美國（中國收購）LiveSys40kW/10kWh法國Rotonix1100kW/12kWh美國Temporal250kW/50kWh加拿大（中國收購）8一、飛輪儲能發展現狀與技術原理國家公司飛輪儲能項目或產品時間應用領域美國BeaconPower紐約斯蒂芬敦20MW儲能電站2011電網調頻賓夕法尼亞黑澤爾鎮20MW飛輪儲能電站2014電網調頻ActivePower100kW-200kWCleanSource系列UPS飛輪儲能系統2014企業級UPSAber動力學公司瓦胡島坎貝爾工業園發電站飛輪儲能系統2018可再生能源儲能加拿大TemporalPowerLtd安大略省2MW飛輪儲能發電廠2014電網調頻愛爾蘭SchwurgradEnergie羅德島Offaly郡160kW飛輪-鋁酸混合儲能示范項目2016電網調頻德國Stornetic專為風電場設計的EnWheel飛輪儲能系統2016平衡風電場功率以色列Chakratec布拉格快速充電站2019電動汽車充電樁法國Energiestro10kW混凝土飛輪系統2021住宅光伏存儲英國TorotrakF1賽車飛輪動力系統2014賽車HS2項目倫敦尤斯頓車站200kVA發電機/飛輪儲能系統2022城軌交通日本JR東日本、鐵道綜合技術研究所中央干線穴山變電所試驗鐵路電力牽引用超導飛輪儲能系統2018城軌交通古河電氣公司由超導線圈定子和超導轉子組成的超導磁軸承，飛輪儲能量為100kWh，輸出功率為300kW2016鐵路電力網國外飛輪研發情況9一、飛輪儲能發展現狀與技術原理項目名稱時間參與主體項目規模狀態內蒙古霍林河“源-網-荷-儲-用”多能互補關鍵技術研究及應用創新項目示范2021.12北京和瑞儲能1MW/200kWh一期交付山西省玫方古交(磷酸鐵鋰+飛輪儲能共享儲能示范一期項目2022.03山西盛弘玫方50MW施工山西鼎輪獨立飛輪儲能調頻電站項目2022.05鼎輪能源、華北電力大學30MW省示范項目華能萊蕪電廠飛輪儲能聯合調頻智能協調控制關鍵技術研究與示范應用2022.08奇峰聚能/山東城電6MW/50kWh候選人公示山西朔州大功率磁懸浮飛輪電池儲能AGC調頻項目2022.062MW/0.5MWh招標國家能源集團寧夏電力靈武公司光火儲耦合飛輪儲能工程項目2022.07華馳動能22MW/4.5MWh調試完成河南三門峽獅子坪風電場MW級先進飛輪儲能系統示范項目2022.08國電投坎德拉5MW/175kWh中標國內飛輪儲能項目信息（部分）102.基本原理與系統結構一、飛輪儲能發展現狀與技術原理典型飛輪儲能系統結構11一、飛輪儲能發展現狀與技術原理飛輪儲能本體結構原理圖12一、飛輪儲能發展現狀與技術原理全磁懸浮飛輪儲能系統結構133.飛輪儲能的優缺點一、飛輪儲能發展現狀與技術原理優點：充放電效率高：85%~95%功率密度大：＞4kW/kg響應速度快：ms級別使用壽命長：20~30年全壽命成本低：鋰電池一半無爆燃風險、環境適應性好：安全性、環保適合短時大功率、高頻次充放電場景缺點：初期投資成本高：0.5~1.5萬元/kWh，1萬元/kW能量密度低，自損耗大，不適合長時儲能14主要應用場景二、飛輪儲能系統應用應用場景飛輪儲能系統作用電力系統調頻輔助傳統火電調頻/新能源發電調頻/電網側調頻軌道交通能源再生/降低對電網沖擊不間斷電源（UPS）不間斷電源保障/改善電能質量電動汽車超充降低配電要求，應對充電高峰151.電力系統調頻二、飛輪儲能系統應用截至5月底，全國發電裝機容量26.7億千瓦，其中，火電13.5億千瓦，風電3.8億千瓦，太陽能發電4.5億千瓦。依據經驗火電機組按額定功率3%配置儲能，火電儲能需求4.05萬MW國家政策按5%~30%配置儲能，新能源儲能需求4.15萬MW~24.9萬MW。電力系統總儲能總需求預計8-28萬MW。16二、飛輪儲能系統應用配置6MW/50kWh飛輪儲能系統，全壽命周期收益凈現值3780萬元。投資回收周期4.3年。17二、飛輪儲能系統應用300MW火電機組，配置9MW/1.8MWh飛輪儲能系統，增加年凈收益820萬元，全壽命周期聯合調頻收益約1.6億元。18二、飛輪儲能系統應用192.超級快充二、飛輪儲能系統應用延緩輸配電設備擴容應急電源改善電能質量203.軌道交通：地鐵、高鐵二、飛輪儲能系統應用穩定網壓制動能量再生:20%~40%牽引能耗市場空間200億元211.大功率高速雙向電機三、大功率/大容量飛輪儲能關鍵技術電動/發電雙向電機：永磁同步電機高功率密度、高效率、高功率因數、高精度、高動態性能高溫易退磁：電機溫升控制永磁體粘接、綁扎222.大功率高速雙向變流器三、大功率/大容量飛輪儲能關鍵技術雙向高精度控制：速度、轉矩四象限回饋多模塊并機233.高強度飛輪本體三、大功率/大容量飛輪儲能關鍵技術高強度合金鋼材料鍛造、熱處理、探傷高精度動平衡244.高速軸承系統三、大功率/大容量飛輪儲能關鍵技術全磁懸浮軸承：徑向磁懸浮+軸向磁懸浮+機械保護軸承混合磁懸浮軸承：永磁卸載+機械軸承255.精密制造與裝配工藝/動平衡三、大功率/大容量飛輪儲能關鍵技術大尺寸/重型合金鋼零部件精密制造、裝配工藝重型轉子精密動平衡校正工藝261.主要研發成員四、研發團隊團隊/所在單位專業方向飛輪儲能研發基礎劉化鋒1、精密機械設計/力學分析/熱分析/真空技術2、工程電磁場參與多個飛輪儲能樣機開發：負責機械設計、關鍵工藝、工程實施。吳學陶控制系統設計/上位機參與多個飛輪儲能樣機開發：負責控制系統/上位機開發。陳峰特種電機/永磁電機負責航天某院飛輪儲能電機開發。272.研發任務四、研發團隊總體設計：參數體系、總體方案、技術/建筑接口。轉子動力學/應力分析：轉子模態分析、結構應力分析、強度分析。結構設計：機械結構、工程藍圖。高速電機：電磁設計、熱分析與管理。混合磁懸浮軸承系統：磁軸承設計、軸承潤滑與冷卻。轉子動平衡工藝：動平衡設計、動平衡校正工藝。真空系統/冷卻系統：真空系統設計、氦質譜檢漏、高速動密封。精密制造/裝配工藝：合金鋼材料、工藝設計、工藝實施。高精度變頻器（定制/采購）：變頻器參數設計、變頻器定制。控制系統：上位機、通訊、安全連鎖。系統集成/調試/測試：