中國儲能網(wǎng)訊：2022年飛輪儲能漸漸升溫。
在國內(nèi)諸多飛輪儲能創(chuàng)業(yè)公司中，貝肯新能源引人矚目。貝肯新能源公司成立于2017年12月，面向電力市場，研發(fā)、生產(chǎn)先進(jìn)的大容量功率型飛輪儲能裝備，為電力系統(tǒng)調(diào)頻提供優(yōu)質(zhì)的快速調(diào)節(jié)解決方案。
它在2018年收購了加拿大的Temporal Power，這是全球唯二的電網(wǎng)調(diào)頻應(yīng)用案例的飛輪制造企業(yè)之一，并在2019年與全球唯二的電網(wǎng)調(diào)頻應(yīng)用案例的另一家飛輪制造企業(yè)Beacon Power開展獨(dú)家合作。
可見，這家公司在技術(shù)上頗具特色，同時其項(xiàng)目在逐步落地。為此，“新型儲能資本”專訪了貝肯新能源董助王欣。
迎來拓荒式發(fā)展
新型儲能資本：你如何看到飛輪儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展階段？
王欣：就中國范圍看，飛輪儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚處于初期。從需求側(cè)看，市場多數(shù)用戶也還未看到飛輪儲能的應(yīng)用和商用價(jià)值；少數(shù)用戶雖然清楚飛輪儲能的應(yīng)用價(jià)值，但是由于國內(nèi)處于早期發(fā)展階段，對于新技術(shù)偏謹(jǐn)慎觀望。在出現(xiàn)一個具有標(biāo)桿示范性的飛輪儲能項(xiàng)目并網(wǎng)運(yùn)行之前，整個行業(yè)都會處于摸索前行狀態(tài)。
以電力系統(tǒng)為例，相比于電化學(xué)儲能技術(shù)，飛輪儲能技術(shù)了解的人更少，且大多是相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的研究人員，以至于大多數(shù)潛在客戶并沒有認(rèn)識到飛輪儲能技術(shù)能為自身業(yè)務(wù)帶來新的商業(yè)收益。從廠家側(cè)看，大多數(shù)飛輪儲能的企業(yè)處于技術(shù)研發(fā)或小試、中試階段，各種技術(shù)路線尚處于百花齊放，百家爭鳴的狀態(tài)，離形成較為穩(wěn)定的行業(yè)技術(shù)路線和成熟的產(chǎn)品尚需時日。
事實(shí)上，整個儲能的行業(yè)也是在“雙碳”目標(biāo)提出后才迎來了快速的發(fā)展期。正是此大背景下，飛輪儲能行業(yè)的迎來了拓荒式的發(fā)展，飛輪儲能行業(yè)的聲音也開始被媒體所關(guān)注。
今年上半年，華北電力大學(xué)的梁雙印老師做客CCTV科教頻道，對飛輪儲能技術(shù)進(jìn)行了一次科普。節(jié)目名稱是“飛輪充電寶”，在5月份播出。
就世界范圍看，特別是北美，我認(rèn)為飛輪儲能產(chǎn)業(yè)應(yīng)該算是成長期，誕生了需求相對剛性，盈利模型較為清晰的商業(yè)應(yīng)用場景，即電網(wǎng)調(diào)頻應(yīng)用，形成了穩(wěn)定而成熟的技術(shù)與產(chǎn)品，并經(jīng)受住了商業(yè)運(yùn)行的考驗(yàn)，出現(xiàn)了飛輪儲能行業(yè)的頭部企業(yè)。就電網(wǎng)側(cè)調(diào)頻飛輪看，出現(xiàn)了美國的Beacon Power，加拿大的Temporal Power。事實(shí)上，飛輪調(diào)頻電站，比電化學(xué)的調(diào)頻電站建設(shè)時間還早一些。
新型儲能資本：目前飛輪儲能在整個儲能市場上規(guī)模較小的原因是什么？
王欣： 我認(rèn)為目前規(guī)模較小的根本原因還是飛輪行業(yè)在國內(nèi)處于發(fā)展的初期階段。由于技術(shù)新，沒有有效應(yīng)用案例支撐，飛輪儲能技術(shù)并不為人所知。
近期的幾次技術(shù)交流，我已經(jīng)可以感受到產(chǎn)業(yè)界開始對飛輪儲能技術(shù)有所了解，意識到飛輪儲能作為一種儲能設(shè)備，有別于一般的能量型儲能設(shè)備，而是功率型儲能設(shè)備，可以用于功率的短時支撐。當(dāng)然，也有現(xiàn)有較為成熟飛輪儲能的應(yīng)用場景并沒有充分發(fā)揮飛輪儲能的優(yōu)勢的因素。飛輪儲能技術(shù)的優(yōu)勢是快充快放，連續(xù)充放電，深度充放電。不間斷電源（UPS）難以發(fā)揮飛輪儲能這個優(yōu)勢。軌道交通的制動能回收也不能充分發(fā)揮。
新型儲能資本：飛輪儲能作為一種儲能方法，它的技術(shù)門檻在哪里？其部件中國產(chǎn)化率怎么樣，哪些可以國產(chǎn)，哪些必須進(jìn)口？
王欣：從技術(shù)方面，飛輪儲能是一種大質(zhì)量高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，是集各領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)集一身的集成創(chuàng)新技術(shù)，包括數(shù)學(xué)建模、材料學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、土建工程、電磁學(xué)、電力電子、控制理論與控制算法、通訊等學(xué)科的綜合運(yùn)用。飛輪儲能每一個重要的裝置或部件拿來出，就可以完成一篇碩士學(xué)位論文，甚至是博士論文。
就我們貝肯新能源而言，國產(chǎn)化率是100%，沒有必須進(jìn)口的部件。關(guān)鍵部件，例如飛輪轉(zhuǎn)子、磁懸浮軸承、電機(jī)等，都是在我們自己的車間制造的。
新型儲能資本：飛輪儲能有哪些合適的應(yīng)用場景？
王欣：飛輪儲能應(yīng)用場景是非常廣闊的，從UPS（不間斷電源）、制動能回收、航空航天、軍事武器，甚至前段時間為廣大網(wǎng)友津津樂道的電磁彈射技術(shù)等等。但是我認(rèn)為，現(xiàn)階段能較好發(fā)揮飛輪儲能優(yōu)勢的應(yīng)用場景是電網(wǎng)調(diào)頻，即響應(yīng)調(diào)度中心的充放電指令，平抑電網(wǎng)的有功功率波動。
在電網(wǎng)側(cè)，以飛輪儲能獨(dú)立調(diào)頻電站為主，在發(fā)電側(cè)，則是以聯(lián)合調(diào)頻為主。從電力系統(tǒng)的角度看，飛輪儲能獨(dú)立調(diào)頻電站可以實(shí)現(xiàn)在波動源的就地調(diào)節(jié)，可能是更優(yōu)的選擇。
貝肯飛輪的特點(diǎn)
新型儲能資本：貝肯新能源的飛輪技術(shù)從哪里來？有哪些特點(diǎn)？
王欣：我們的飛輪技術(shù)源于全球唯二的兩家具備電網(wǎng)調(diào)頻應(yīng)用案例的飛輪制造企業(yè)，一是美國的Beacon Power，二是加拿大的Temporal Power。
飛輪儲能技術(shù)在國外，特別是北美，發(fā)展時間較長，早在上世紀(jì)五六十年代就開始探索了。且研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化投入強(qiáng)度大。加拿大的Temporal Power公司的各類型研發(fā)投入總計(jì)高達(dá)3500萬加元。美國的Beacon Power公司各類型研發(fā)投入更是高達(dá)2.5億美元。
反觀國內(nèi)，起步晚了三四十年，科研投入也差強(qiáng)人意。為了彌補(bǔ)我們在飛輪儲能技術(shù)上的代差，貝肯新能源在2018年收購了加拿大的Temporal Power公司，在2019年與美國的Beacon Power公司達(dá)成了獨(dú)家戰(zhàn)略合作協(xié)議。我們深刻意識到飛輪儲能技術(shù)在我們國家構(gòu)建新型電力系統(tǒng)能起到的重大作用，和廣闊的市場前景。
所以通過上面兩個動作，我們將國際上最先進(jìn)的飛輪儲能技術(shù)引進(jìn)到國內(nèi)。在消化吸收的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了再創(chuàng)新，完成飛輪儲能裝置的國產(chǎn)化和中國創(chuàng)造。這就有些類似咱們國家引進(jìn)高鐵技術(shù)的模式，集眾家之所長，融會貫通，最后形成自己獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢。
這兩家企業(yè)的共同技術(shù)特點(diǎn)就是為電網(wǎng)調(diào)頻商業(yè)應(yīng)用而研發(fā)設(shè)計(jì)制造的。其飛輪儲能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與飛輪行業(yè)的其他友商有著顯著不同。我這只舉幾個例子說明一下。
例如我們的產(chǎn)品是以2.5MW為一個飛輪調(diào)頻單元陣列對外銷售。每個調(diào)頻單元陣列中由10個飛輪和1個驅(qū)動與控制系統(tǒng)構(gòu)成。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是可以提高在線率，或稱投運(yùn)率，提高響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令的速度與精度，難點(diǎn)是飛輪陣列控制技術(shù)。
當(dāng)然，還有我們專利性的液冷技術(shù)。我們都知道飛輪儲能是一種機(jī)械儲能設(shè)備，是儲存的是飛輪高速旋轉(zhuǎn)的動能，通過對飛輪轉(zhuǎn)子加減速控制，實(shí)現(xiàn)所謂的充放電，加減速的實(shí)現(xiàn)是靠電機(jī)驅(qū)動的。在電機(jī)驅(qū)動飛輪轉(zhuǎn)子加減速時，必然有較大的電流流過電機(jī)繞組。電機(jī)繞組的自身電阻必然會造成發(fā)熱。這些熱在短時間內(nèi)，并不會對飛輪產(chǎn)生什么影響，但是連續(xù)加減速運(yùn)行的工況下，熱量會累積。由于飛輪內(nèi)部是真空狀態(tài)，這些熱量難以全部通過熱輻射的形式散發(fā)，所以需要有強(qiáng)制性的冷卻措施。
《新型儲能資本》：你們?yōu)槭裁催x擇電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用場景？ 和國內(nèi)其他主打電網(wǎng)側(cè)場景的公司相比，貝肯新能源的特點(diǎn)是什么？電網(wǎng)側(cè)的商業(yè)模式是？
王欣：飛輪儲能技術(shù)早期應(yīng)用于特殊場合的UPS（不間斷電源），后又移步到軌道交通的制動能回收。而飛輪儲能最大的特點(diǎn)是適用于快充快放，連續(xù)充放電的場景。整個場景最大的需求就是電網(wǎng)的調(diào)頻。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)的頻率波動僅來源于電力用戶的非計(jì)劃性用電行為，依賴水電機(jī)組、火電機(jī)組的調(diào)節(jié)，即可保證電網(wǎng)的穩(wěn)定。且電力負(fù)荷的增加，大多數(shù)依靠新增更多的火電機(jī)組和水電機(jī)組，電網(wǎng)的快速調(diào)節(jié)能力可以同步增加。而“雙碳”目標(biāo)之后，減碳成為了整個電力行業(yè)的頭等大事。減碳就離不開新能源發(fā)電。新能源發(fā)電不但自身難以具備與水電機(jī)組、火電機(jī)組同等的調(diào)節(jié)能力，還因新能源發(fā)電的天然波動給電網(wǎng)增加了新的波動性。傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組難以承受這樣的波動，這就需要儲能裝備協(xié)助傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組，共同承擔(dān)穩(wěn)定電網(wǎng)的責(zé)任，并從中獲得收益。隨著新能源并網(wǎng)容量的增加，飛輪儲能行業(yè)的將迎來爆發(fā)式的增長。
我們貝肯新能源的飛輪儲能設(shè)備針對電網(wǎng)調(diào)頻應(yīng)用領(lǐng)域，特別是電網(wǎng)的二次調(diào)頻業(yè)務(wù)。國內(nèi)其他主打電網(wǎng)側(cè)場景的公司我們并不了解，但希望他們能一起加入這個電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用場景中。
我們的基本商業(yè)模式是對外輸出飛輪儲能調(diào)頻電站的項(xiàng)目開發(fā)、設(shè)計(jì)集成、產(chǎn)品供貨、電站建設(shè)以及運(yùn)營維護(hù)的能力，幫助我們的客戶在電網(wǎng)輔助服務(wù)市場中獲得收益。而我們從產(chǎn)品銷售、運(yùn)營維護(hù)、項(xiàng)目溢價(jià)等多方面獲得商業(yè)利益。
主打電網(wǎng)調(diào)頻市場
《新型儲能資本》：從全球來看，電網(wǎng)側(cè)飛輪儲能應(yīng)用是否成熟？為什么是這種狀態(tài)？
王欣：從全球看，電網(wǎng)側(cè)飛輪儲能應(yīng)用在調(diào)頻領(lǐng)域應(yīng)用是成熟的，2011年第一個商用飛輪儲能調(diào)頻電站并網(wǎng)運(yùn)行至今，已經(jīng)有十年以上應(yīng)用，至今仍在運(yùn)行。加拿大的第一個商用飛輪儲能調(diào)頻電站在2014年并網(wǎng)，至今也在為當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)提供調(diào)頻輔助服務(wù)。
2019年，北美知名的基礎(chǔ)設(shè)施投資商業(yè)咨詢公司，Power Advisory 公司，對該項(xiàng)目進(jìn)行了詳細(xì)的案例分析，發(fā)表了《Mino 2MW飛輪儲能設(shè)施市場影響力案例分析（2 MW Minto Flywheel Facility Market Impact Case Study）》，有興趣可以在我們貝肯新能源的官網(wǎng)上，下載英文全文和中文譯文。
但比較遺憾的是，商用飛輪儲能調(diào)頻電站沒有大規(guī)模建設(shè)。這和北美的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)特點(diǎn)有關(guān)。北美的火電以燃?xì)鈾C(jī)組為主，燃?xì)鈾C(jī)組的調(diào)節(jié)能力大約相當(dāng)于燃煤機(jī)組的六倍。北美電網(wǎng)以區(qū)域性的小電網(wǎng)為主，飛輪儲能調(diào)頻電站的調(diào)頻能力過強(qiáng)，在小電網(wǎng)中難以發(fā)揮其優(yōu)異的調(diào)節(jié)作用。一個類似的例子，空客的A380 技術(shù)先進(jìn)且成熟，但因?yàn)樘罅?，乘客裝不滿，不得不面臨提前退役，黯然離場的困境。
《新型儲能資本》：你們在國內(nèi)有哪些落地項(xiàng)目？是否交付？
國家光伏、儲能實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(大慶基地)，已交付。山西鼎輪30MW飛輪獨(dú)立儲能調(diào)頻電站，正在建設(shè)中?？梢躁P(guān)注我們的官方公眾號，我們會定期發(fā)布一些項(xiàng)目的進(jìn)展情況。
《新型儲能資本》：電網(wǎng)側(cè)飛輪儲能應(yīng)用還有哪些挑戰(zhàn)？
王欣：主要挑戰(zhàn)是在電力輔助服務(wù)市場的政策上。近期陸續(xù)出臺的政策，明顯弱化了電力輔助服務(wù)市場的市場性，設(shè)置了一些非必要的規(guī)則，顯著削弱了的市場的競爭性，甚至還有同網(wǎng)不同價(jià)的規(guī)則設(shè)置。這無疑是對新型儲能獨(dú)立參與調(diào)頻輔助服務(wù)市場的阻礙。具體來講，對于電力輔助服務(wù)市場發(fā)展的的現(xiàn)階段，監(jiān)管或政策制定部門也處于一個探索階段。例如，近期南方某省份發(fā)布的調(diào)頻細(xì)則，規(guī)定了獨(dú)立儲能調(diào)頻電站參與電網(wǎng)調(diào)頻的輔助服務(wù)市場須具備1小時的放電時長。這項(xiàng)規(guī)定有助于約束電化學(xué)電池在調(diào)頻應(yīng)用上充放電深度，進(jìn)而提高電化學(xué)調(diào)頻電站的安全性。但卻忽略其他新型儲能技術(shù)的特點(diǎn)，如飛輪儲能技術(shù)具備深度充放、快充快放、連續(xù)充放電的能力，這項(xiàng)規(guī)定對于飛輪儲能調(diào)頻電站未必適用。
