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。

市场预测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，到2026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。

一、飞轮储能技术不断突破并逐步成熟

飞轮储能是一种源于航天领域的先进物理储能技术，利用电机驱动飞轮高速旋转，将电能转换为机械能进行存储，并在需要的时候利用高速旋转的飞轮惯性，经功率变换器输出用于负载的电流与电压，又将机械能转化为电能输出。

欧美等国家受到更严格的环保政策驱动，对UPS电源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电源和地铁能量回馈，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。

中国目前UPS电源储能电池仍以铅酸电池为主，对飞轮的刚需不强；但电网调频是中国发电体系的刚需，对单机能量容量要求更高，因此国内更倾向于研发高单机储能能量的飞轮装置，并应用于电网调频场景方向。另外飞轮面临与锂离子电池的竞争，因此产品的成本竞争力也尤为重要。

技术路线选择方面，中国多选择应用广泛的主动悬浮和混合悬浮技术，而欧美国家更注重适用于轻量化飞轮的被动悬浮技术。在转子材料技术和真空散热技术方面，中国与欧美相比仍有较大差距。

二、飞轮储能的应用场景不断打开，尤其在地铁、电网和UPS电源相关领域

相比市场主流的锂电池，飞轮储能在循环次数、瞬时功率、响应速度、安全性等方面优势突出，但也存在能量密度低、自放电率高的劣势。

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。

1.地铁能量回馈

地铁进站刹车时会产生能量造成网压提升，而离站启动时网压瞬间下降，因此对电网的稳定性造成冲击，不仅增加了制动系统相关回路的安全隐患、也会造成大量的能源浪费。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。对比飞轮与超级电容，飞轮的节电量更大，占地面积更小、且可靠性更高，但也存在初始成本高与回收周期长的劣势。

在地铁能源回馈应用领域，飞轮储能的收益主要来源于节省的电费和刹车系统磨损费成本。

根据业内专家预估，未来3-5年飞轮储能的单价有望从目前的约3000元/kW降低为约2000元/kW，届时降本后投资回收周期将缩短为约5年左右，且10年内部收益率提高为20%以上。

2.不间断电源(UPS)

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。

飞轮能够以绿色环保的方式保障UPS供电稳定性，并作为第二电源，持续供电30-40秒，直至系统成功切换至备用电源。

目前，制约飞轮在UPS不间断电源中应用的最大瓶颈在于成本，其初始成本高(是铅酸电池的4倍，锂电池的2倍)   ，但其运营成本和元件更换费用较传统铅酸电池有显著优势(每年节省约60%运营成本，5年内元件更换费用为铅酸电池的1/40)，因此总体成本5年后有望优于传统蓄电池。

3.电网调频

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。

相比火电/水电机组、锂电池等其他调频方案，飞轮具有诸多优势——无污染、耐高温、可频繁充放电、功率密度大、寿命长、更稳定、且维护成本低，随着技术成熟带来的成本逐步降低，飞轮有望成为未来电网调频增量市场中的最重要手段。

三、国内飞轮市场前景可期

1)地铁能量回馈

地铁能量回馈属于趋势向好的培育型市场，尽管目前飞轮储能在中国地铁能量回馈场景的累计装机规模仅为5MW，但其潜在市场规模(装机量)可超过1500MW。飞轮在该场景中提升渗透率存在三大抓手：其一，初始成本下降、投资回报周期缩短；第二，市场对全生命周期成本的认可度提升；第三，重大事故防范能力提升。

2)UPS不间断电源

UPS不间断电源属于非刚需的政策引导型市场。根据飞轮储能在高端医疗、高端制造业、大型数据中心和电源车四个应用场景的潜力预判，预计飞轮在UPS不间断电源的潜在市场规模可达约900MW，而目前的市场份额仅为2%。飞轮在该场景下市场份额提升的关键因素包含初始成本的降低、客户对TCO的认可度的提升、以及最重要的环保政策驱动。

3)电网调频

市场预计飞轮应用于电网调频属于高潜力的蓝海市场。随着技术提升，2022年以来，飞轮在电网调频应用领域的有效成本已经与锂电池逐步接近，未来的市场竞争格局有望发生变化。预测未来飞轮在中国电网调频领域的潜在市场规模高达85,000MW 。

综上所述，若飞轮储能成本在未来3-5年能够下降50%、且绿色环保政策进一步引导，飞轮储能应用未来几年将实现高速增长。结合业内专家意见、以及对不同场景的需求判断，科尔尼中性测算，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。

四、飞轮储能企业需要把握与平衡六大核心要素，方能在市场开拓与竞争中取得优势

国内飞轮储能在技术及商业化指标上共有六大关键成功要素。除攻克单机能量、功率、放电持续时长等技术难点外，还需要在成本把控、市场拓展、战略合作多方面布局，以实现商业化成功。

成功要素一：单机最大能量。单机最大能量是体现飞轮单体储能能力，是飞轮储能中最难突破的技术点之一。具有强储能能力的单体飞轮在技术上可更高效适用于大体量项目；且投资成本优于多个小能量飞轮并联实现的同等总能量规格飞轮。

成功要素二：单机最大功率。单机最大功率体现飞轮充放电速度的快慢。大功率电池可适应多种需求的快速充放，满足电网、UPS、轨道交通能量回馈等大功率需求场景。

成功要素三：放电持续时长。飞轮储能的持续时长受使用场景影响，其中电网调频所需的持续时间最长——大于2分钟(一次调频1-2分钟，二次及以上调频>3分钟)，而UPS电源持续时间仅需30-40秒。因此飞轮应根据应用场景适配所需的放电持续时长。

成功要素四：价格竞争力。价格对于国内项目获取具有较高的重要性，体现了飞轮制造商的成本把控能力。强大的供应链管理能力及机电一体化技术有助于降低成本。

成功要素五：单项目装机量。单体项目的装机量大小是衡量商业化发展程度的重要指标。而产品一致性(产品性能稳定，单体差异小)和市场扩展能力(具备专业销售团队帮助渠道覆盖)是厂家获取大规模项目背后的关键因素。

成功要素六：战略合作伙伴。绑定业内相关大型能源企业合作开拓市场，获取其高销售额、大容量的项目和稳定的下游大客户合作关系，是飞轮储能和行业的重要市场拓展手段。