储能：新能源发展+政策双轮驱动，三条主线收益，行业步入快车道

为了让大家更加全面清楚的了解储能，我特意开设了科普小课堂，每一期都会讲一些关于储能的小知识点，欢迎大家关注北极星储能网微信哦！本期的主题是储能中的飞轮储能。与其他形式的储能技术相比，飞轮储能具有使用寿命长、储能密度高、不受充放电次数限制、安装维护方便、对环境危害小等优点，因此得到广泛的应用。

知识点1：飞轮储能原理

飞轮储能的工作原理即在电力富裕条件下，由电能驱动飞轮到高速旋转，电能转变为机械能储存当系统需要时，飞轮减速，电动机作发电机运行，将飞轮动能转换成电能，供用户使用。飞轮储能通过转子的加速和减速，实现电能的存入和释放。

知识点2：飞轮储能结构

飞轮储能系统基本的结构包括以下五个组成部分：

飞轮轮子：

一般为高强度复合纤维材料组成，通过一定的绕线方式缠绕在与电机转子一体的金属轮毅上。

轴承：

利用永磁轴承、电磁轴承、超导悬浮轴承或其他低摩擦功耗轴承支承飞轮，并采用机械保护轴承。

电动发电机：

一般为直流永磁无刷同步电动发电互逆式双向电机。

电力转换器：

它是输入电能转化为直流电供给电机，输出电能进行调频、整流后供给负载的关键部件。

真空室：

为减少风损、防止高速旋转的飞轮发生安全事故，飞轮系统放置与高真空密封保护套筒内。

知识点3：飞轮储能优点

作为一种新型的物理储能方式，飞轮储能与传统化学电池相比，具备有以下优点：

1)充放电迅速。

从收到电网侧的调节信号到飞轮储能系统做出反应，时间极短，并且在之后数分钟时间内能够完成整个系统的充/放电过程，符合电网的短时响应与调节需求，相比于蓄电池、抽水蓄能、压缩空气等，具有较快的充/放电时间。

2)工作效率高。

一般的飞轮储能系统工作效率可以达到90%左右，相比于抽水蓄能的60%以及蓄电池储能的70%，具有明显的优势，而且采用磁悬浮轴承的飞轮储能系统，其工作效率更高，接近95%。

3)使用寿命长。

飞轮储能系统虽价格昂贵，但是设计良好，其年平均维护费用极低，充放电次数明显优于蓄电池储能等，其达到了百万数量级，且一般免维护的时间是在10a以上。

4)环保无污染。

由于机械储能的缘故，飞轮储能不会排放出污染环境的物质，其是一种环境友好型的绿色储能技术。此外，飞轮储能系统还具有模块性、建设时间短、事故后果影响低等优点。

知识点4：飞轮储能应 ​ 用

飞轮储能技术的应用主要集中在储能和峰值动力使用2大类，具体应用体现在以下几方面：

1)UPS不间断电源。

不间断电源(UPS)是一种利用储能装置向负载提供高质量电能的设备，在医疗设备、通信、计算机系统领域有着广泛的应用。目前UPS逐渐倾向于使用飞轮储能装置等新型储能设备，既减少了环境污染，延长了使用寿命，同时也提高了工作效率。

2)节能。

能源利用率一直是我们比较关注的话题，节能已经得到广泛的共识。传统的机械装置，进行机械制动后能量被转化为热能而流失，造成了一定程度上的浪费，降低了能源的使用效率。因此，通过飞轮储能装置把这部分能量转化为动能存储起来，在需要的时候，输出到系统中，可以减少能量损失，提高能量的利用率，目前主要的应用领域集中在新能源汽车和城市轨道交通等方面。

3)传统电力系统。

飞轮储能技术应用于传统电力系统，其能够较好地调节有功功率，削峰填谷，增大功率因数，稳定电压和频率，并对改善电能质量和稳定负荷具有良好的作用。暂态稳定性问题一直是电力系统稳定运行和分析的重点，依靠飞轮储能的瞬时功率大、响应迅速、充放电完成时间短等特点，投入到电力系统中，能够快速主动地参与电力系统动态过程，消除扰动并缩短暂态过程，尽量避免了电压崩溃、低频振荡等危险状况的出现，为电力系统恢复到稳定运行起到了积极作用。

4)微网。

目前，微网(Microgrid)作为一个小型发配电系统，能够实现自我监控、自我调节，既可以并网运行，也能独立运行。因此，相对于传统大电网而言，微网由于分布式电源多、位置灵活、分散等特点，需要有储能系统的支撑做保障。在微网能量充足时，飞轮储能系统将多余的能量存储起来，稳定端电压当微网发生故障，或出现功率性缺额现象时，将存储的能量释放出去，增强了局部供电可靠性，维持了微网的频率稳定。

5)可再生能源的并网。

飞轮储能技术的一个关键应用领域是可再生能源的并网。当前，风力发电、光伏发电等新能源因为清洁、巨量、可再生等优点，受到越来越多的关注。但是由于风光等可再生能源自身的间歇性和波动性，并网后增大了电网的冲击，对电力系统的安全稳定运行造成了一定的影响。而飞轮储能系统作为一个可灵活调控的有功源，能稳定并网频率和电压，减小可再生能源的波动性，削峰填谷，降低对电网的冲击，有效地改善可再生能源并网过程中产生的电能质量问题，确保安全性和可靠性。

关于微控新能源

深圳微控新能源技术有限公司（简称微控或微控新能源）是全球物理储能技术领航者。公司全球总部位于深圳，业务覆盖北美、欧洲、亚洲、拉美等地区，凭借“安全、可靠、高效”的全球领先的磁悬浮能源技术，产品与服务广泛受到华为、GE、ABB、西门子、爱默生等众多世界500强企业的信赖。

面向未来能源“更清洁、高密度、数字化”的三大趋势，公司持续致力于为战略性新兴产业提供能源运输、储存、回收、数据化管理提供系统解决方案。

而随着能源体系的更新升级，双碳目标的推进，以太阳能、风能为首的可再生能源开始被广泛利用。由于风电、光伏受天气影响较大，具有很大的不稳定性，因此储能技术起到至关重要的作用。有观点认为，风光储结合很有可能成为未来新能源发展趋势。

业内认为，未来几年，新能源储能行业将迎来持续“加速跑”，适应规模化需求的长时储能系统加快部署，多元化的储能技术耦合发展，随之增加的安全隐患应提前防范。

乐驾智慧能源是专注于新能源电力、锂电池应用、储能技术物联网、人工智能的高科技企业，致力于用物联网和人工智能技术改变新能源电力和新能源出行行业。

乐驾智慧能源储能系统产品包括电芯、模组/电箱和电池柜等，可用于发电、输配电和用电领域，涵盖太阳能或风能发电储能配套、工业企业储能、商业楼宇及数据中心储能、储能充电站、通信基站后备电池、家用储能等。

在新能源发电中，风能、太阳能发电具有间歇性、不稳定性的特点。储能设备可与新能源进行配套，跟踪计划出力，减少弃风弃光对发电企业影响；优化新能源电站出力，平抑波动；解决微电网系统可靠供电保证问题。通过储能系统快速充放电能力，可以快速响应电网系统对新能源系统出力的要求，在新能源限发时储能系统进行充电，解除限发后储能系统放电，减少弃风弃光对发电企业影响。通过储能系统快速充放电，实现大功率动态调节，减少外部条件对新能源发电系统影响，实现新能源电力可控性，减少对电网冲击。光伏、风电等新能源发电单元通过与储能系统结合，可以可靠的解决偏远无电地区的供电问题。储能技术主要分为物理储能，电化学储能，电磁储能三类。电化学储能可应用于可再生能源并网，用户侧分布式以及微电网系统支撑。

储能技术主要分为电储能、氢储能以及热储能

根据国家能源局的定义，储能是指通过解释或设备将能量存储起来，在需要时再释放的过程。根据能源存储形式的不同，储能又可以分为电储能、氢储能以及热储能，目前主要为电储能。而电储能又可以分为电化学储能和机械储能，其中电化学储能主要为我们熟悉的电池储能，包括锂电池、铅蓄电池、钠硫电池等。而机械能储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等。

2021年中国储能市场累计装机规模达到43.44GW

据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会发布的《2022储能产业应用研究报告》统计数据显示，2021年中国新增储能装机为7397.9MW，累计装机已经达到43.44GW。

2021年抽水储能在中国储能市场中累计装机规模占比超86%

在电力储能中，抽水蓄能是较为传统的储能方式，而电化学储能等属于新型储能方式。从2021年中国储能市场结构看，抽水储能累计装机规模达到37.57GW，占比超86%，而电化学储能累计装机规模达到5.12GW，占比达到11.8%。在电化学储能中，锂离子电池占比达到91%。

2021年中国新型储能市场累计装机容量超过5700MW

根据中国能源研究会储能专委会以及中关村储能产业技术联盟(CNESA)不完全统计，2021年中国新型储能市场累计装机规模达到5729.7MW，较2020年增长74.5%。

2021年中国新增储能装机项目中抽水蓄能仍占多数

2021年中国新增储能装机量为7397.9MW，其中抽水蓄能项目装机规模为5262.0MW，占比为71.1%，电化学储能装机规模为1844.6MW，占比为24.9%。在2021年中国电化学储能新增项目中，锂离子电池储能技术装机规模为1830.9MW，占比为99.3%。

综上所述，近年来，中国储能行业高速发展，2021年新增装机规模达到7.4GW，累计达到43.44GW。抽水蓄能是主要的储能形式，2021年电化学储能累计装机占比达到11.8%，其中锂离子电池占绝大多数。

—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国储能行业市场前瞻与投资预测分析报告》

9%，可以说是把锂电池和光伏风头都抢了。但这周开始，半导体板块领跌，储能也大幅回调。

新能源赛道的火热，又涉及到用电问题。白天是用电高峰期，电力资源供给相对紧张，晚上是用电低谷期，电力资源供给相对充裕。加上新能源发电不具备火力发电那样的调峰功能，供给上的矛盾就涉及电网调峰的问题。

现代生产生活都离不开电，加上入夏之后天气炎热，我国地区用电激增，用电量以及用电负荷急剧攀升。

那储能有什么用呢？

储能主要是指电能的储存和释放的循环过程。 通俗地理解，就是把暂时多余的电以某种形式存起来，在需要的时候再拿出来使用，就像一个大号的充电宝。

要弄明白这个问题，我们还是要从“碳中和”讲起。新能源虽好，但在大规模并网应用阶段仍然存在一些问题。以光伏为例，太阳能发电需要“靠天吃饭”，所以光伏发电站输出的电能其实并不稳定，而且与用电高峰存在着明显的时间错配，如果直接并入电网，可能会对电网的电力调度和稳定性造成负面影响。

因此，电网公司可能会对某一阶段光伏电站的输出加以限制，一旦超过了一定的水平，光伏电站只能被迫丢弃这部分“多余”的电能。所以，如何使得光伏发电量保持在一个相对稳定的状态，同时不浪费来之不易的电力是光伏电站需要解决的一大难题。

于是，储能技术应运而生。

为何锂电池储能成为主流发展方向？

目前储能技术可以分为机械类储能、电气类储能、电化学储能、热储能、化学储能等。

虽然目前全球范围内的储能装置仍以抽水蓄能为主，但抽水蓄能受到地理条件的限制，加上投资过大、建设周期长的缺点，导致无法大规模的发展。

要理解这个问题其实很直观。举个例子，假设你是一家光伏电站的老板，现在你需要把暂时用不上的电力储存起来，到底是在旁边建个大水库抽水容易，还是利用锂电池更方便呢？所以即便撇开建设周期和成本，抽水蓄能对地理条件的依赖度也很高，所以局限性大。

电化学储能的优点就在于建设周期短、应用范围广、成本较低。其中，锂电池在电化学储能中占比最高，截止2018年，电化学储能中，锂电池就占比高达86.3%。

关于储能的政策支持，近期多次出台。

2021年8月10日，国家发改委、国家能源局联合发布《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》，引导市场主体多渠道增加可再生能源并网规模。

可以看出，此后电力企业再也不是单纯的建设、卖电的角色，而是将逐渐承担更多的可再生能源并网消纳责任。开发企业若想进一步增加项目并网规模，储能建设、购买辅助服务已经成为必选项之一。

7月23日，国家发改委、国家能源局正式印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》中明确了储能行业的发展规划与目标，到2025年实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，累计装机规模30GW以上。

一周后的7月29日，国家发改委印发《关于进一步完善分时电价机制的通知》，部署各地进一步完善分时电价机制。主要目的就是继续拉开高峰、低谷时期的电价，条件具备区域，分时电价可达到4倍。

5G的发展也需要储能。

对于普通老百姓的认识来说，5G的应用可能就是网速更快，看视频更顺畅，但如果5G仅限于这些应用，那就太浪费了。

5G具有高宽带、高流量和高发射功率等特点，同时收发通道数明显增加，但这也导致其功耗的增加。

基站本身可以存储低谷电，所以5G基站也是重要的储能装置。

现在将储能技术应用于电力系统，弥补电力系统中缺失的储放功能，平衡电力系统，特别是在平衡大规模清洁能源发电接入电网带来的波动性。

从电力系统细分的角度看，储能在发电侧、输配电侧、用电侧都不可或缺。

新能源赛道下，作为大规模应用光电、风电的必经之路，储能产业还是很有发展前景的，同时产业政策相继出台，支持力度空前。

同花顺数据显示，近一周以来储能概念股已经增至116家，20家上市公司累计涨幅超过20%。

所以客观地讲，储能作为近期资本市场的最强“扛把子”，这个板块的目前的估值已经不便宜了。

2018中国储能西部论坛8月2日在青海省海东科技园开幕。业界专家称，中国可再生能源储能市场前景光明，应用价值较大，但一些瓶颈问题仍需突破。

中国国家能源局今年1月发布数据称，2017年中国可再生能源发电量1.7万亿千瓦时，同时，全年弃水、弃风、弃光电量超1000亿千瓦时。

“(弃水、弃风、弃光)造成可再生能源巨大浪费。”中国华能集团清洁能源技术研究院储能研究所所长刘明义说。

中国能源研究会常务副理事长、国家能源局原副局长史玉波认为，在储能技术诸多应用领域中，储能与可再生能源深度融合，能解决可再生能源稳定输出和提升系统发电效益难题，促进可再生能源并网与就地消纳，具有较大应用价值和光明市场前景。

蓄水储能、光伏储能、风电储能及大基地外送储能研究……国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司总经理魏显贵在论坛介绍了该公司已投产和正在建设的储能项目，“储能技术能解决新能源出力不平衡及波动性问题”。

史玉波说，据中国能源研究会储能专委会不完全统计，截至2017年底，中国已投运储能项目累计装机规模28.9GW，同比增长近两成，“储能正日益成为投资热点和行业焦点。”

原国务院参事吴宗鑫说，目前，各种储能技术正处在探索和研发阶段，对于未来可再生能源及新能源汽车具有重要影响。

史玉波认为，目前，储能与可再生能源配套应用的局限性还比较突出，系统收益的多样性和投资价值还难以充分实现，集中式可再生能源并网储能系统收益单一，除存储弃电外，储能其余功能价值难以全面体现，集成储能资源难以发挥规模效应，电力市场开放程度有限。

1、新型储能指导意见发布

2021年7月23日，国家发展改革委和国家能源局发布了最新储能政策《关于加快推动新型储能发展的指导意见》(《指导意见》)。本次新型储能指导意见的发布意味着国家对储能行业的高度重视。

《指导意见》的主要目标是到2025年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，装机规模达3000万千瓦(30GW)以上到2030年，实现新型储能全面市场化发展。

《指导意见》还提出了要强化规划引导，鼓励储能多元发展推动技术进步，壮大储能产业体系完善政策机制，营造健康市场环境规范行业管理，提升建设运行水平等。

2、储能在电力消纳方面至关重要

储能是什么呢?储能是通过特定的装置或物理介质将不同形式的能量通过不同方式储存起来，以便以后在需要时利用的技术。储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导磁储能、电池储能等。

新型储能是什么呢?2021年6月22日，国家能源局发布了最新储能政策《新型储能项目管理规范(暂行)(征求意见稿)》指出新型储能项目是除抽水蓄能外的以输出电力为主要形式的储能项目。

由于化石能源是有限的，而且会产生污染，因此全球到开始展开清洁能源的开发利用。但清洁能源最大的困境就是不稳定、利用率低，且存在明显的波峰波谷。随着风电、光伏等新能源平价进程不断推进，新能源装机容量的不断提高，新能源发电具有间歇性和不稳定性的特点，由此引发的能源消纳问题日益凸显。

储能在电力消纳方面至关重要，电力系统是一个稳态平衡的系统，储能电站是在多种电力能源与电力需求之间进行调节缓冲，相当于“蓄水池”的作用。储能的重要作用包括平抑功率波动、削峰填谷、改善电能质量等。

3、政策推动下储能装机规模稳步增长

由于储能在清洁利用方面的重要作用，近年来，我国出台了一系列储能相关政策。2017年9月，我国出台了储能产业第一个全面指导性文件《关于促进储能技术与产业发展指导意见》2021年6月出台了第一个新型储能管理规范《新型储能项目管理规范(暂行)(征求意见稿)》。

在政策的推动下，我国储能项目装机规模稳步增长。据中关村储能产业技术联盟(CNESA)数据，截至2020年底，我国已投运储能项目累计装机规模为35.6GW，占全球市场总规模的18.6%，同比增长9.8%。

4、新型储能结构占比有所增大

近年来，在政策的推动下我国新型储能加速发展，2019-2020年新型储能占全部储能比重有所上升，尤其是电化学储能从4.9%增长至9.2%。

从我国投运储能项目的装机结构来看，抽水储能仍然是我国主要的储能方式，占比达89.3%我国新型储能的结构占比仍较小，新型储能中电化学储能为主要储能方式，而其中以锂离子电池为主，占比达88.8%。

5、储能项目成本快速下降、经济性凸显

《指导意见》强调了推动储能技术进步和成本下降。过去十余年，伴随着行业技术进步，储能投资成本不断下降。CNESA数据显示，储能电池成本每年以20%-30%的幅度下降，近年来，新能源电站项目储能招标价大幅降低。

2020年年初以来，风储项目中标价从2.15元/Wh降至1.06元/Wh。除此之外，储能行业上游锂电池，逐年高增的市场需求，有助于拉动成本的降低。

6、2025年新型储能装机规模将达30GW

“十四五”期间，我国电力体制改革政策的落实、现货市场的逐步建立、可再生能源实现大规模并网、分布式能源体系的完善、电动汽车的快速普及以及能源互联网的发展完善等将持续推动储能市场规模稳步攀升。

未来，储能技术与应用策略的成熟、标准与规范的制定、成本下降与规模化生产的实现、储能应用市场与价格机制的建立都将保障储能为支撑中国实现能源结构向低碳化转型发挥更加坚实的作用。据《指导意见》的主要目标，到2025年新型储能装机规模将达30GW。

储能发展可以说是实现双碳的必由之路。储能，简单来说就是将能量储存起来，以便在需要的时候释放使用的过程。为了实现“30·60”碳达峰、碳中和目标，我国决定将逐步建立新能源为基础的新型电力系统。近年来我国的可再生能源发电的发展迅速，装机占比已经从2011年27.7%提升至2021年45.4%。根据国家能源局的目标，到2025年我国新能源装机占比将进一步提升至50%以上，新能源发电的地位越发重要。

一方面，通过配置储能可以实现可再生能源发电的削峰填谷，即将风光发电高峰时段的电量储存后再移到用电高峰释放，从而可以减少弃风弃光率；另一方面，储能系统可以对随机性、间歇性和波动性的可再生能源发电出力进行平滑控制，从源头降低波动性，满足可再生能源并网要求，为未来大规模发展应用打好基础。

那么储能的应用场景还包括电网侧、用户侧，随着电网灵活性需求的增加和商业模式逐渐理顺，也将一同驱动储能的规模化发展。在电网侧，储能电站目前主要用于提供电力市场辅助服务，比如系统调频。由于电网频率的变化会对电力设备的安全高效运行以及寿命产生影响，储能、尤其是电化学储能的调频效率较高，能在电网侧发挥重要保障作用。除了提供辅助服务以外，储能设备还可以缓解电网阻塞、提高电网输配电能力从而延缓设备升级扩容等。

智能风电解决方案

为了使风力发电得到集中化管控，提升用户企业数字化、智能化水平，实现数据可视化管理，打造一套适配新能源的三维可视化集中管理模块就成了新的主流趋势。Hightopo实现可交互式的 Web 风力发电数字孪生三维场景。可根据时间和天气接口实现白天、黑夜、晴、阴、雨的切换，呈现出与现实世界一致的时空状态。

1、升压站监测

风电场升压站是指将风电机组的输出电压升高到更高等级电压并送出的设施。由于风机大多为异步发电机，风电场在发出有功功率的同时会吸收无功功率，且风电机组大多不能进行持续有效的有功、无功调节，如不采取相应的控制措施，可能对电网的无功、电压稳定性造成影响，或者增加电网的网络损耗。

为解决大规模风电场并网运行时带来的送出系统电压稳定问题，风电场汇集升压站内无功补偿方式一般采用静止无功发生器（SVG）和并联电容器组联合运行的方式。点击升压站三维模型可跳转至升压站视角，展示站内主要观测数据，如环境信息、负荷统计、风功率预测、消防检查信息、巡检车信息等。

2、环境信息

图扑软件数字孪生三维可视化系统中的升压站环境信息监测主要整合了整个风电基地的天气、平均温度、主要风向、平均风速数据，方便实施把控风场大环境信息。

3、风功率预测

用图扑软件丰富得可视化图表组件，双曲线图的形式展现风电基地整体实时功率与预测功率，方便管理人员随时进行决策分析，有效进行节能减排。

4、配电室

点击 Hightopo 智慧风电监管平台的 3D 升压站内配电室建筑模型，可跳转至配电室内部，主场景采用写实风格还原配电室的内部布局，点击相应配电柜可显示不同主变高压侧测控的数据。

5、生产监测

风力发电机因风量不稳定，且对电力系统运行的支撑能力不如其他发电领域，所以对风电基地设施的监测数据更需要具备时效性。将风电场的关键生产数据集中于界面的左右两侧，为管理人员提供直观的数据展示，及时掌控。

图扑软件三维可视化技术采用 B/S 架构，页面自适应多种分辨率，用户可通过 PC 、 PAD 或是智能手机，只要打开浏览器可随时随地访问三维可视化系统，实现远程监查和管控。

利用图扑软件的可视化场景将智能设备的实时运行参数接入两侧的 2D 面板，将项目概况、实时指标、机组状态、环境参数、发电统计、节能减排等复杂、抽象的数据以丰富的图表、图形和设计元素展现，实现集中管控。通过对历史数据的融合分析，管理者可实现资源的优化配置，构建智慧风电管理系统。

6、实时指标

通过图扑软件 HT 2D 面板可以实时观测整个风电场总的风电负荷，从“风机预警处理率”以及“未处理风机数”可及时进行事件决策与处理。

7、环境参数

风速及风向的变化对大型风力发电机的发电量有较大的影响，可将环境监测系统接入图扑软件的可视化场景，完成对能见度、降水量、风速、温度的实时监测，在恶劣天气来临前做好应对措施。

8、发电统计

发电量是生产监测模块管理人员最关注的数据，面板中展示了当日发电量、当月发电量以及累计发电量；用柱状图的形式展现了所有风力发电机日发电量排行情况。

9、节能减排

通过图扑软件的可视化系统远程监测风电基地氮氧化合物的排放数据并作统计，可遵循规律达到节能减排的最优解。

10、机组状态数量

运用图扑软件的多样化图表形式，显示正常发电、带病发电、待机、自身限功率、计划停机、通讯中断的风力发电机数量，方便实时获取全场风机的运行状态。

短期来看，政策是我国储能装机发展的主要驱动力，而系统经济性的提升才能打开中长期规模化发展的空间。因而，随着市场机制的逐步改善。储能系统经济性的拐点也在“渐行渐远”。

新能源长期稳定提供电力保障的能力较差，且受气象数据滚动更新影响，新能源功率预测仍然与实际结果存在偏差。新能源大规模接入使既有常规电源和抽蓄调节能力消耗殆尽，“源随荷动”的平衡模式难以为继，系统平衡调节能力亟待提升，需加快构建“源网荷储”互动的新型电力系统。