飛輪是一種新的儲能技術——利用飛輪轉子的高速旋轉，將電能轉化為機械能存儲，再進行能量釋放。

相比鋰電池等其他儲能技術，飛輪具有充放電頻次高、響應速度快、功率大、且放電時間短的特點，適合應用在地鐵能量回饋、UPS不間斷電源、電網調頻三種場景中。

市場預測若飛輪儲能成本能夠在未來3-5年內下降50%、且綠色環保政策進一步引導，飛輪儲能技術應用在未來幾年將實現高速增長，到2026飛輪儲能累計裝機量可增長至572MW，到2030年可進一步增長至1.62GW。

一、飛輪儲能技術不斷突破并逐步成熟

飛輪儲能是一種源于航天領域的先進物理儲能技術，利用電機驅動飛輪高速旋轉，將電能轉換為機械能進行存儲，并在需要的時候利用高速旋轉的飛輪慣性，經功率變換器輸出用于負載的電流與電壓，又將機械能轉化為電能輸出。

歐美等國家受到更嚴格的環保政策驅動，對UPS電源和地鐵節能場景的儲能裝置的體積和質量有較嚴格的限制，歐美的發電系統多采用燃氣輪機發電，本身具有較好的調頻性能，因此更注重將飛輪應用于UPS電源和地鐵能量回饋，其技術發展方向更偏輕量化與高能量密度，而非單機能量容量最大化。

中國目前UPS電源儲能電池仍以鉛酸電池為主，對飛輪的剛需不強；但電網調頻是中國發電體系的剛需，對單機能量容量要求更高，因此國內更傾向于研發高單機儲能能量的飛輪裝置，并應用于電網調頻場景方向。另外飛輪面臨與鋰離子電池的競爭，因此產品的成本競爭力也尤為重要。

技術路線選擇方面，中國多選擇應用廣泛的主動懸浮和混合懸浮技術，而歐美國家更注重適用于輕量化飛輪的被動懸浮技術。在轉子材料技術和真空散熱技術方面，中國與歐美相比仍有較大差距。

二、飛輪儲能的應用場景不斷打開，尤其在地鐵、電網和UPS電源相關領域

相比市場主流的鋰電池，飛輪儲能在循環次數、瞬時功率、響應速度、安全性等方面優勢突出，但也存在能量密度低、自放電率高的劣勢。

基于飛輪儲能的特點，其最適用于充放電頻次高、響應速度快、功率大、且放電時間短的應用場景，即地鐵能量回饋、不間斷電源和電網調頻三大領域，目前商業化應用正逐 步開展。

1.地鐵能量回饋

地鐵進站剎車時會產生能量造成網壓提升，而離站啟動時網壓瞬間下降，因此對電網的穩定性造成沖擊，不僅增加了制動系統相關回路的安全隱患、也會造成大量的能源浪費。地鐵儲能裝置具有循環次數多、瞬時功率高的技術特點。以飛輪儲能與超級電容為代表的儲能裝置，節能效果比中壓回饋系統更強。對比飛輪與超級電容，飛輪的節電量更大，占地面積更小、且可靠性更高，但也存在初始成本高與回收周期長的劣勢。

在地鐵能源回饋應用領域，飛輪儲能的收益主要來源于節省的電費和剎車系統磨損費成本。

根據業內專家預估，未來3-5年飛輪儲能的單價有望從目前的約3000元/kW降低為約2000元/kW，屆時降本后投資回收周期將縮短為約5年左右，且10年內部收益率提高為20%以上。

2.不間斷電源(UPS)

在不間斷電源UPS場景下、飛輪主要應用于四個領域：高端醫療(如血液透析器等醫療設備等)、高端制造(如半導體制造業等)、數據中心(保障重要數據安全性)、及電源車(保障重要會議的供電正常)。上述場景耗電量大、斷電容忍度極低，因此需要儲能技術達到百毫秒級的響應速度與較高的瞬時功率。

飛輪能夠以綠色環保的方式保障UPS供電穩定性，并作為第二電源，持續供電30-40秒，直至系統成功切換至備用電源。

目前，制約飛輪在UPS不間斷電源中應用的最大瓶頸在于成本，其初始成本高(是鉛酸電池的4倍，鋰電池的2倍)   ，但其運營成本和元件更換費用較傳統鉛酸電池有顯著優勢(每年節省約60%運營成本，5年內元件更換費用為鉛酸電池的1/40)，因此總體成本5年后有望優于傳統蓄電池。

3.電網調頻

在電網調頻的應用場景下，飛輪可以憑借大功率密度與高可靠性的特點，有效輔助傳統的風電/水電調頻，維護電網負荷平衡。

相比火電/水電機組、鋰電池等其他調頻方案，飛輪具有諸多優勢——無污染、耐高溫、可頻繁充放電、功率密度大、壽命長、更穩定、且維護成本低，隨著技術成熟帶來的成本逐步降低，飛輪有望成為未來電網調頻增量市場中的最重要手段。

三、國內飛輪市場前景可期

1)地鐵能量回饋

地鐵能量回饋屬于趨勢向好的培育型市場，盡管目前飛輪儲能在中國地鐵能量回饋場景的累計裝機規模僅為5MW，但其潛在市場規模(裝機量)可超過1500MW。飛輪在該場景中提升滲透率存在三大抓手：其一，初始成本下降、投資回報周期縮短；第二，市場對全生命周期成本的認可度提升；第三，重大事故防范能力提升。

2)UPS不間斷電源

UPS不間斷電源屬于非剛需的政策引導型市場。根據飛輪儲能在高端醫療、高端制造業、大型數據中心和電源車四個應用場景的潛力預判，預計飛輪在UPS不間斷電源的潛在市場規模可達約900MW，而目前的市場份額僅為2%。飛輪在該場景下市場份額提升的關鍵因素包含初始成本的降低、客戶對TCO的認可度的提升、以及最重要的環保政策驅動。

3)電網調頻

市場預計飛輪應用于電網調頻屬于高潛力的藍海市場。隨著技術提升，2022年以來，飛輪在電網調頻應用領域的有效成本已經與鋰電池逐步接近，未來的市場競爭格局有望發生變化。預測未來飛輪在中國電網調頻領域的潛在市場規模高達85,000MW 。

綜上所述，若飛輪儲能成本在未來3-5年能夠下降50%、且綠色環保政策進一步引導，飛輪儲能應用未來幾年將實現高速增長。結合業內專家意見、以及對不同場景的需求判斷，科爾尼中性測算，到2026年飛輪儲能累計裝機量可增長至572MW，到2030年可進一步增長至1.62GW。

四、飛輪儲能企業需要把握與平衡六大核心要素，方能在市場開拓與競爭中取得優勢

國內飛輪儲能在技術及商業化指標上共有六大關鍵成功要素。除攻克單機能量、功率、放電持續時長等技術難點外，還需要在成本把控、市場拓展、戰略合作多方面布局，以實現商業化成功。

成功要素一：單機最大能量。單機最大能量是體現飛輪單體儲能能力，是飛輪儲能中最難突破的技術點之一。具有強儲能能力的單體飛輪在技術上可更高效適用于大體量項目；且投資成本優于多個小能量飛輪并聯實現的同等總能量規格飛輪。

成功要素二：單機最大功率。單機最大功率體現飛輪充放電速度的快慢。大功率電池可適應多種需求的快速充放，滿足電網、UPS、軌道交通能量回饋等大功率需求場景。

成功要素三：放電持續時長。飛輪儲能的持續時長受使用場景影響，其中電網調頻所需的持續時間最長——大于2分鐘(一次調頻1-2分鐘，二次及以上調頻>3分鐘)，而UPS電源持續時間僅需30-40秒。因此飛輪應根據應用場景適配所需的放電持續時長。

成功要素四：價格競爭力。價格對于國內項目獲取具有較高的重要性，體現了飛輪制造商的成本把控能力。強大的供應鏈管理能力及機電一體化技術有助于降低成本。

成功要素五：單項目裝機量。單體項目的裝機量大小是衡量商業化發展程度的重要指標。而產品一致性(產品性能穩定，單體差異小)和市場擴展能力(具備專業銷售團隊幫助渠道覆蓋)是廠家獲取大規模項目背后的關鍵因素。

成功要素六：戰略合作伙伴。綁定業內相關大型能源企業合作開拓市場，獲取其高銷售額、大容量的項目和穩定的下游大客戶合作關系，是飛輪儲能和行業的重要市場拓展手段。