网讯：9月3日，中国能建中电工程山西院总承包山西电建参建的鼎轮能源科技（山西）有限公司30兆瓦飞轮储能项目成功并网发电。
据悉，该项目是国内首台电网侧独立调频飞轮储能电站，年调频里程300万兆瓦，通过实时调控有功出力参与电网调频，可有效解决区域电网内有功不平衡问题，为新型电力系统提供快速调节资源，保障电力系统频率稳定。
什么是飞轮储能？
对比商业化程度更高、应用更为广泛的电化学储能，分属物理储能领域的飞轮储能似乎是一条格外小众的技术路线。但其实小小飞轮设备早在千百年前就已经成为了人类辅助生产的重要工具。而瓦特所发明的蒸汽机也使用了飞轮原理，进而助力了第一次工业革命的开展。
据公开资料显示，第一个专门用于能源储存的飞轮是由约翰·哈尔在1883年建造，该设备被安装在鱼雷上发挥动力推进和方向平衡作用。
20世纪40年代，瑞士一家公司依托电能与机械能的相互转换使高转速的陀螺成为了储能设备，并将飞轮的概念用于交通运输领域。
现阶段的飞轮储能系统是一种机电能量转换的储能装置，整体由飞轮本体、轴承、电机/发电机、电力转换器和真空室5个主要组件构成。在实际应用中的结构还会有针对性的调整。
飞轮储能系统的可靠性、效率和寿命与轴承的性能息息相关。而电力转换器可以提高飞轮储能系统的灵活性和可控性，并将输出电能通过调频、整流或恒压等变换为满足负荷供电要求的电能。真空室可以提供真空环境，降低电机运行时的风阻损耗。
飞轮储能的充电原理是电机在电动机状态，外部电能输入，驱动飞轮高速旋转, 电能转换为动能储存，而放电原理是在发电机状态，利用飞轮高速旋转的惯性带动转子旋转，最终通过发电机将飞轮存储的动能转换成电能进行输出。
国内：细分技术并驱，百花齐放
在80年代初中国科学院研究所开始关注飞轮储能技术，90年代我国正式开始深入研究。在这一阶段，中国科学院电工研究所研制了利用机械轴承和钢制转子的飞轮储能装置，主要用于电网系统稳定与电能质量改善。
1997年清华大学工程物理系成功设计出第一代复合材料飞轮储能系统。该系统采用永磁-流体动压混合轴承和永磁无刷电机，转子转速高达48000r/min，并成功实现充放电运行。1999年设计出第二代飞轮储能系统，对转子本体尺寸结构和电机结构进行优化，转速达到42000r/min。
2003年清华大学开始对磁悬浮飞轮进行研究，采用主动磁轴承并建立整套磁轴承控制系统。2006年诞生了国内第一套磁悬浮复合材料飞轮储能系统。2014年我国成功完成第一台200KW工业化磁飞轮的调试工作，2022年青岛地铁3号线兆瓦级飞轮储能正式并网应用。
作为产品专业化程度高的知识密集型产业，在飞轮储能的早期发展阶段中，核心研发力量主要以高等院校为主，而近年来随着政策层面对于各类储能技术的大力扶持和资本关注，极具技术竞争力的飞轮储能企业也开始陆续涌现。
下图是第十四届中国储能大会上所发布的2023年中国新型储能飞轮储能企业TOP10名单，可以看到相较于更为成熟集中的电化学储能赛道，飞轮储能正处于多种细分技术并驱、百花齐放的多元发展期，这使得业内人士对于飞轮储能的未来拉足期待。
海外：同步发力，发达国家领先半个身位
美国
美国针对飞轮储能的研究起步较早。马里兰大学已研究出用于电力调峰的24kWh的电磁悬浮飞轮系统，其飞轮重172.8kg，工作转速范围11，610～46，345rpm，破坏转速为48，784rpm，系统输出恒压110～240V，全程效率为81%。经济分析表明，运行3年时间可收回全部成本。美国Beacon Power历史性的开创了飞轮储能系统与电力公司合作的先例，使得电力市场开始接受飞轮储能技术。
日本
日本在飞轮储能技术的基础研究、关键技术、制造工艺以及产品产业化开发等方面积累了大量经验。特别是在新材料、高温超导磁悬浮技术等方面的研究，为飞轮储能系统的高效运行和成本降低提供了有力支持。目前，日本已经制造出在世界上容量最大的变频调速飞轮蓄能发电系统(容量26.5MVA ,电压1100V ,转速510690r/min ,转动惯量710t·m2) 。日本在飞轮储能领域的代表企业为三菱和日立。
加拿大
加拿大政府和相关部门对飞轮储能技术的发展给予了高度重视，通过制定相关政策和提供资金支持，积极推动飞轮储能技术的研发和应用。这种政策环境为飞轮储能技术的发展提供了良好的外部条件。加拿大在飞轮储能领域的代表性企业为Temporal Power公司，该公司拥有先进的飞轮储能技术和丰富的工程应用经验。
韩国
韩国积极与国际上的飞轮储能技术领先企业和研究机构开展合作，共同推动飞轮储能技术的发展和商业化应用。韩国机械与材料学院与韩国电力研究院合作开发了一套5kWh级飞轮储能系统，采用主动电磁轴承与永磁轴承混合支撑方式以及永磁电机结构。该系统在技术上具有较高的先进性，为韩国飞轮储能技术的发展树立了标杆。
德国
德国在飞轮储能技术的研发上投入了大量资源，致力于提高飞轮储能系统的效率、可靠性和经济性。德国还注重飞轮储能技术的创新应用，探索其在电力系统、交通运输、航空航天等多个领域的应用潜力，推动飞轮储能技术的商业化进程。代表企业Flybt Energy Solutions GmbH专注于研发和生产高性能飞轮储能系统，其产品具有高效、可靠和安全等特点，在电力、交通、工业等多个领域得到了广泛应用。
契机：混合储能兴起，综合竞争力提升
近年来随着储能应用场景的不断升级，客户对于储能系统的需求更加精细多维，但任何单一技术路径都存在一定的不足，在此背景下聪明的企业开始以混合储能的形式探索更多1+1>2的储能系统最优解。
而飞轮与锂电便是首当其冲的大热“CP”,2023年4月国内首个飞轮+锂电池储能复合调频项目华电山西朔州热电飞轮储能复合调频项目正式投运；同年8月，国内首个由铁铬液流、飞轮、锂电三种形式组成的混合储能项目在内蒙古霍林郭勒正式投运；今年4月全国首个飞轮+锂电池混合储能独立电站在山西省文水县开工。
对此，有业内人士分析，虽然中国在飞轮储能领域的发展相较于海外多国落后了半个身位，但随着飞轮加锂电的混合储能项目逐步应用，市场逐渐打开，依托中国锂电产业优势，飞轮加锂电的“组合拳”或将在国际市场拉高我国在该细分领域的整体表现力，赢得发展机遇，进而在未来更加多元的项目合作中“反哺”国内飞轮储能技术的发展。
