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目前,整个储能行业处于起承转合阶段,具有结构性的投资机会。过去几年,锂电池技术快速产业化,在辅助调频、新能源并网等很多领域进行了功能性验证,进行了储能市场教育。可预见的是,未来储能市场将会进一步成熟和细分,各类储能技术都有相应的市场机会,飞轮、钠离子电池、压缩空气等多种储能技术已进入示范和应用。
飞轮储能是一种分秒级、大功率、长寿命、高效率的功率型储能技术。飞轮储能装置由飞轮储能电机、机柜、电力电子装置、监控系统、辅助系统等组成。从外部输入的电能驱动电机带动飞轮旋转储能动能;当外部负载需要能量时,旋转的飞轮带动发现机发电,再通过电力电子变换装置变成负载所需要的各种频率、电压等级的电能,以满足不同的需求。
图2储能飞轮理论结构图
02飞轮储能技术在“新基建”视角下的应用
飞轮储能适合应用于大功率、响应快、高频次、高可靠、长寿命的应用场景,服务的领域均属“新基建”范围,包括大功率UPS、轨道交通、电网调频三大典型领域,以及充电桩、石油钻机等新兴市场。具体而言:
1、飞轮UPS在大数据中心、精密工厂的应用
大型DIC数据中心、政治保电等很多应用场景都对电源不间断有明确的需求,目前主要使用铅酸电池+柴油发电机的静态UPS组合模式。飞轮电池比较传统的化学电池具有可靠性更高、响应速度更快、瞬时大功率、占地面积小、使用寿命长等优点,更适合与柴油发电机搭配作为UPS电源。国内外已经有成熟产品,国内若干厂商也已经有飞轮UPS供应能力,但飞轮一次性投入高和客户的惯性思维制约了市场拓展。
图3动态UPS系统
生产半导体的精密工厂对电压稳定有特别强烈的需求,也是UPS的需求客户。传统的化学电池受到寿命频次和功率倍数限制,很难承担高频次的稳压工作。飞轮电池组成的动态UPS,在保障电力不间断的同时,还可以从物理上隔绝外部电网波动,提高电能品质的效果远超模拟稳压,是市场刚需。国内缺少成熟的动态UPS飞轮产品,需要厂商在技术上进行攻关。
2、飞轮储能在以城市轨道交通为代表的能量回收市场的应用
地铁能量回收是一种大功率、高频次的应用场景,目前,地铁列车进站回收的电能或通过电阻放热方式消耗,存在资源浪费;或通过逆变回馈装置回馈电网,但存在干扰电网的问题;或通过超级电容回收,但存在寿命短和应用衰减问题。
飞轮储能比较完美的解决这些问题,发挥节能和友好电网的作用。美国多个地铁站已经对飞轮储能进行了示范,能够实现20~30%的节能效果。国内已经有了示范项目,实现了功能验证,市场正在逐渐放开。该部分市场存量较大,增量有限,是目前增长最快的市场。
3、飞轮储能在电网级调频市场的应用
电网中发电端和用电端实时存在不平衡,就会使电网频率发生波动,为了平抑这种波动,电网就需要配备总发电容量一定比例的调频能力,欧美国家一般将灵活性较强的燃气轮机作为调频手段,然而这种高灵活性调频手段在我国非常稀缺,不得不使用中小火电机组作为调频手段。从发展趋势来看,用户侧个性化使需求侧的波动越来越强,光伏、风电等不稳定电源大量入网使供给侧的可控性越来越差,对电网灵活性的要求越高越高。然而我国随着能源结构调整,火电的比例在下降,相对灵活的中小机组比例下降更快,未来整个电网中的调频能力的供需矛盾更加突出。
从技术角度来看,我国电网需要一种电网级、功率型储能方式来实现电网调频,这是我国电网特有的需求。目前来看,功率性化学电池、飞轮储能、超级电容都有过电网尝试,但从产品全寿命周期的安全性、可靠性等因素来看,飞轮储能技术优势相对突出,且是唯一能够通过电网级功率型应用验证的技术手段。
03飞轮储能行业投资机会的判断
1、未来5-10年,国内有机会培育和出现世界级的飞轮储能公司
飞轮储能行业土壤已经成熟,化学电池行业的快速发展,培育出了宁德时代为代表的独角兽企业,储能行业的教育已经完成。我国在磁悬浮、高速机电、转子材料等飞轮关键技术有较好的积累,且形成了比较成熟的供应链体系,能够为飞轮研发和产业化提供足够的支撑。我国的飞轮市场规模潜力远超其它国家,尤其是我国电网对调频手段的需求。基于以上几点的基本判断,梧桐树资本认为,我国在未来五到十年,有机会培育世界级的飞轮储能公司。
2、飞轮储能的细分市场中,电网级调频的发展潜力最大
能量回收的典型市场总规模约100亿,且市场空间基本空白。国内已有飞轮储能在轨道交通领域的示范,前期的技术和制度障碍基本突破,这将是飞轮储能最早起步的应用领域。能量回收领域已经完成典型示范,进入了市场创新阶段,高频次的应用场景是创新的主要方向。
UPS市场的典型市场规模约100亿/年,国内部分数据中心、半导体工厂已经应用了飞轮UPS,但受到成本、使用惯性、行业标准等影响推广速度仍然较慢,这将是一个可期待的慢渗透市场。该领域需飞轮公司实现规模化降成本和典型示范后,这一市场才会规模化打开。
电网级调频市场一个千亿级市场,市场规模巨大且需求迫切,是我国特有的优势应用场景,国内尚没有成熟产品进行飞轮电网调频的示范。飞轮进入这一市场要突破MW级飞轮阵列技术,且最初的示范将在辅助调频领域出现;由于我国对辅助调频和独立调频的迫切需求,一旦示范成功,市场增速将会非常快。
一些新兴市场也对飞轮有积极兴趣,但需要现有技术升级和商业模式设计。
3、符合飞轮储能“独角兽”公司的标准:自主知识产权、市场认知清晰、成熟大B团队
梧桐树资本在飞轮储能行业有深入调研、研究和标的筛选,尤其结合市场和阶段,认为飞轮储能的独角兽公司应该具有以下特征:
拥有自主知识产权体系。飞轮储能整体处于技术研发,向项目示范、市场拓展阶段转变,飞轮公司正处于技术核心向和客户核心转变。针对不同应用场景对飞轮产品的需求特点不同,飞轮公司必须从根本上掌握飞轮研发和设计技术,针对不同市场开发对应产品。
拥有对市场的清晰理解。飞轮储能将是一个小而美的市场,产品的应用空间细分,核心团队必须正确认识“大功率、快响应、高频次、高可靠、长寿命”的优势,正视高成本、系统复杂的劣势,准确找到适应飞轮的应用场景,掌握市场特点。我们尤其关注核心团队对电力市场足够熟悉。
拥有成熟To大B团队。飞轮储能市场的客户面向电网、电信运营商、地铁公司等,这都是典型的To B市场,而且是To大B市场。这些行业特点鲜明、进入壁垒高、营销方式独特,核心团队应该有对大B客户的成熟营销经验,且具有商业模式设计能力。
结语
飞轮储能技术是一种大功率、快响应、高频次、高可靠、长寿命的储能技术,典型应用领域远景市场规模在千亿以上。我国飞轮储能为早期市场,正处于示范、推广阶段;国内领先厂商已经完成了基础技术储备,开始进入示范和推广阶段。
“新基建”更着眼于“新”,有着更多科技内涵,其聚焦的领域比如5G、物联网、工业互联网、智能制造等都是面向未来的“硬核科技”。梧桐树资本作为科技创新的伟大推手,细分赛道的狙击手,超前布局飞轮储能高科标的,抢抓“新基建”机遇期。
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