康本新能源(高温超导飞轮储能介绍)

Introduction to HTS Flywheel Energy Storage

1. 储能方式介绍

储能 技术有哪几种，各自的特点是什么？

2. 飞轮储能介绍

2.1 飞轮储能轴承

从图中可以看出，一个飞轮储能系统大致分为以下几个部分：

真空壳体

真空壳体是飞轮储能装置中的辅助系统。将高速旋转的飞轮转子至于真空状态下，主要是为了减少飞轮转子系统的风阻损耗。Acamley 等的研究结果表明:真空度过高会降低储能系统内部的散热能力，导致飞轮转子的温度升高。相比于高真空度的状态,氦气环境下更有利于减小风损。

飞轮转子

早期的飞轮转子多使用钢或铝合金材料,这类转子具有重量大、转速慢、储能密度低等缺点。为了提高其性能，目前多以高性能连续纤维作为增强体，以树脂材料作为基体，采用预应力缠绕技术与多环过盈配合相结合的工艺制造出重量轻、储能密度大的复合材料飞轮转子。法国Socomec 公司和美国 Beacon Power 公司生产的储能系统均采用了复合材料飞轮转子。

支撑系统

轮储能系统的轴承支撑方式主要包括：机械轴承、被动磁轴承和主动磁轴承。当飞轮转子在高速旋转的时候，传统的机械轴承会消耗较多的能量，为了提高整个储能系统的效率，多采用磁轴承作为低能耗的支撑方式，但为了避免磁轴承失效对转子系统造成的损伤，目前多选用机械辅助轴承配合磁轴承的支撑方案。

动/发一体机

动/发一体机是整个飞轮储能系统的核心动力源。机械能与电能之间的转换就是通过动/发一体机的相互转换实现的。使用动/发一体机可以大大提高整个系统的空间使用率，降低储能系统的总体重量。

电力转换器

电力转换器是储能飞轮系统中能量转换控制的关键部件，它具有调频、恒压、整流等功能。电力转换器的应用提高了飞轮系统的灵活性和可控性。在充电过程中，电力转换器采用恒转矩控制和恒功率控制两种变频控制方式,将交流电转换成直流电，驱动电机使飞轮加速旋转。当飞轮达到最高转速时，电力转换装置提供低压以便维持飞轮转速，降低转子系统的自身能量损耗。

2.2 高温超导轴承

早在 1945 年便有人提出了应用超导体实现磁悬浮轴承的设想，但直到 1987 年发现可工作在液氮温区(77 K)的 YBCO 高温超导体材料后，才使这一想法得以成为现实。高温超导体材料独具的磁通钉扎特性，使 SMB 在无任何外界控制的条件下就可以实现稳定的悬浮，向研究者展示出巨大的吸引力。

基于高温超导体材料的磁通钉扎特性，SMB 展现出许多优点：

无源自稳定悬浮，无需额外控制环节。

转速高，已实现 520 000 r/min 实验速度。

损耗小，摩擦系数仅 10^-7，比机械轴承(10^?3)和常导(电磁)磁悬浮轴承(10^?4)的摩擦系数低几个数量级。与现有的机械轴承和主动磁轴承相比，SMB 优越性主要体现在以上三点。

飞轮储能轴承主要分为三大类：机械轴承，AMB主动磁轴承，SMB超导磁轴承。它们的比较如下：

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表1：机械轴承、主动磁轴承和SMB性能比较

超导磁轴承主动磁轴承机械轴承

摩擦系数1e-71e-41e-3

磨损无无有

控制系统无有无

辅助部件低温装置传感器无

速度极限无无有

承载能力低高高

刚度低高高

那么这里的数量级到底是什么概念呢？

2.3 碳纤维飞轮

碳纤维飞轮

飞轮转子材料性能比较

材料名称材料强度GPa材料密度kg/m3储能密度Wh/kg

铝合金0.6280036.1

高强度钢2.7800056.8

E玻璃纤维3.52540231.9

S玻璃纤维4.82520320.6

Kevlar纤维3.81450441.1

光谱纤维3.0970520.6

碳纤维T7007.01780662.0

碳纤维T100010.01780945.7

[1] 中国继续“白菜化”碳纤维 T700级200元每公斤

当时国内已经出现的较大的碳纤维企业包括：上海石化公司腈纶事业部、中复神鹰碳纤维有限公司、浙江巨鑫碳纤维有限公司、西安康本材料有限公司、沈阳中恒新材料有限公司、吉林市碳纤维高新技术产业化基地、哈尔滨天顺化工科技开发有限公司、金发科技碳纤维、中国石油天然气集团公司等。

2.4 电力电子部分

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2.5 模块化和集群设计

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成本测算

特斯拉 Powerwall

10 kWh 1.3万美元

10度电 3500美元

作为对照，Primus Power生产的250kW液流电池价格为500美元/kWh，Aquion的纳离子电池价格大致相当。穆迪2015年1月的报告估计，“今天的电池投资成本接近500-600 美元/kWh。”

储能主要分为两种，能量型和功率型。能量型储能容量大，反应速度慢，充放电次数受限。功率型响应速度快，容量小。

无论是超导磁储能还是高温超导飞轮储能，最主要的优势都在于放电功率大。自放电率比起化学储能优势不明显，但也可以做到差不多，超导线圈和高温超导轴承，GM制冷技术也比较成熟，国内T-800碳纤维线材，YBCO带材都能量产。

最主要的问题就是价格上。特斯拉的Powerwall可以做到3500美金，10kWh的电池，一般化学电池500美金/kWh。SMES国内样机能做到1MJ，美帝100MJ，日本2.4GJ。注意1kWh=3.6MJ，而1MJ的样机无论是体积还是重量还是价格都高于Powerwall，其优势只在于循环次数、放电深度和放电功率等。高温超导飞轮储能也是如此，其单位质量/体积能量甚至不如SMES，但是它的电力电子部分要简单些，毕竟飞轮+电机，还不需要屏蔽强磁。HTS-FESS国内样机1MJ，美帝波音10kWh。

给大家算臂章，2GJ=555度电，一度电5毛钱，功率型最大也就存280块钱的电，然而这个造价至少几百万RMB。所以功率型储能作为大规模储能的成本还是太高。（不然咋叫功率型）

所以目前有的应用都是军事领域和示范工程，大规模应用的话成本高了点。目前的出路在于多元复合储能，错配能量型和功率型储能以达到能量管理和动态调节的平衡。

重新读了遍题目，倍感惊恐，全篇跑题，重新作答如下：

技术性问题个人认为没有，毕竟美帝日德都花钱砸出一条道了。

关于微控新能源

深圳微控新能源技术有限公司（简称微控或微控新能源）是全球物理储能技术领航者。公司全球总部位于深圳，业务覆盖北美、欧洲、亚洲、拉美等地区，凭借“安全、可靠、高效”的全球领先的磁悬浮能源技术，产品与服务广泛受到华为、GE、ABB、西门子、爱默生等众多世界500强企业的信赖。

面向未来能源“更清洁、高密度、数字化”的三大趋势，公司持续致力于为战略性新兴产业提供能源运输、储存、回收、数据化管理提供系统解决方案。

沪深A股农业

北大荒（600598）：公司目前是我国规模最大、现代化水平最高的农业上市企业,是国家农业产业化重点龙头企业,基本形成了以农产品的生产、精深加工为主,化肥等农业生产资料生产为辅的大农业经营格局。

隆平高科（000998）:依托杂交水稻之父袁隆平院士等杰出农业科学家技术支持发展起来的我国最大水稻种子生产企业,主营业务为以杂交水稻、蔬菜为主的高科技农作物种子、种苗的培育、推广和销售,研究水平处于世界最前列,并牢牢掌握着核心技术。公司品牌建设意识、品牌保护意识不断加强。品牌在网络媒体及新闻媒体上的曝光率不断增强,隆平高科"绿色、健康、敬业"的品牌形象深入人心。超级杂交稻已写进"十一五"规划,2000年、2004年已实现了第一、二期目标,目前已启动和正在开发第三期亩产900公斤的超级杂交水稻攻关。随着国家大力发展农业经济政策的逐步落实,杂交水稻推广面积将进一步扩大,并且杂交水稻已在美国等20多个国家引种,杂交水稻国际拓展空间极大。

丰乐种业(000713):公司是我国种业龙头,以高科技含量产品抢占市场,核心竞争力强。通过多元投资有效规避了种子产业季节性波动的风险,保障了公司的稳步成长。

光伏

天威保变 ，太阳能产业龙头：国内唯一具备完整产业链结构的光伏企业，2006年光伏产业产值将突破10亿元，2006年4月底启动天威英利三期工程建设，总投资30亿元，预计2008年竣工，投产后天威英利的硅片、电池片和组件年产将达到500兆瓦，预计年销售收入160亿元、利润35亿元；2006年该项目已形成100兆瓦太阳能电池的生产能力(每兆瓦需要17吨多晶硅)；还持有国内最大的太阳能级多晶硅原材料基地新光硅业35.66%股权。

特变电工（600089）

输变电业务，新能源，新材料业务是特变电工盈利增长的三大动力，上半年业绩显示其净利润同比增长118.79%，主要是因为公司产品市场需求保持旺盛，订单大幅增加，成本控制得力。鉴于公司在行业内无可争议的龙头地位，且公司股价进入合理区域，我们维持公司"推荐"的投资评级。

输变电业务是公司的主要业务，2007年该项业务收入占公司总收入的87.33%，随着新能源和新材料业务的发展，该比例会逐年下降，但是其支柱地位不可撼动，尤其是公司在特高压领域取得重大进展，研制成功了世界首台1000千伏特高压并联电抗器和世界首台±800千伏干式平波电抗器。随着我国特高压电网建设的加速发展，特变电工在高压输电领域大展鸿图，与国外大型企业相抗衡。从2008年国网变压器中标情况看，公司在高端产品上市场分额不断增加，500KV以上变压器市场分额已经上升至30%，从公司在手订单来看，高压变压器占据了50%以上。另外，从盈利角度看，公司变压器产品拥有较高的毛利率水平，历年保持在20%以上，在原材料价格不断上涨的宏观环境下，公司通过整合产业链，转换产品结构等方式有效地规避了风险，保证了企业盈利水平。

公司积极进军光伏发电等新能源领域，并不断完善光伏产业链，公司投资3亿元在新疆建设1500吨/年的多晶硅材料项目，解决了新能源公司原材料供应问题。公司规划2009年实现3000吨多晶硅产能，2011年实现600吨和200MW硅片组件产能。产能释放后，公司将拥有从多晶硅-硅片-电池片-电池组件的完整产业链，有效避免多晶硅价格波动带来的投资风险。

拓日新能： 一、 全面的太阳能电池制造技术，有利于市场细分和应对风险

硅晶太阳能电池是世界光伏太阳能市场的主力，包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。由于制造设备和工艺不同，在全球范围内，单一企业能够同时生产三种太阳能电池的企业寥寥无几。到目前为止，“拓日新能”是国内唯一一家可同时批量化生产三种太阳能电池的企业，全面的太阳能电池制造技术使企业能够方便地进行市场细分和应对市场风险。

二、 太阳能电池生产设备自主研发，大幅降低生产成本

中国的太阳能电池生产线几乎都是从国外引进的成套设备和生产技术，价格昂贵，“拓日新能”自主研发、制造太阳能电池生产设备，目前使用的生产设备自制化程度高达70%以上，与同类企业相比，“拓日新能”固定资产投资规模大幅度减小，低成本扩张能力增强而扩张周期大大缩短。

三、 非晶硅太阳能电池制造领跑国内，跻身国际一流行列

“拓日新能”是国内生产规模最大、技术最先进的非晶硅太阳能电池制造商，非晶硅太阳能电池生产量、出口量连续四年位居全国第一。2006年“拓日新能”圆满完成了国家科技部“十五”攻关计划中唯一的薄膜电池项目——“高效低成本非晶硅太阳能电池制造工艺及产业化技术”，在国内首次利用自主研发设备生产的非晶硅电池稳定效率达到5%以上；公司研发的“整体式非晶硅光伏电池幕墙”获得联合国工业发展组织2006年度全球可再生能源领域最具投资价值的十大领先技术——蓝天奖，并承担着国家发改委2006年新能源高新技术产业化专项项目——“25MW光伏电池高技术产业化示范工程”。

在国际市场上，公司产品已销售北美、欧洲、非洲、大洋洲、亚洲的51个国家和地区，进入以Wallmart为代表的欧美十余家跨国零售连锁超市，并设立八个国外代理机构。TOPRAYSOLAR品牌在国际上具有较高的知名度，跻身薄膜电池全球TOP10行列。

四、 完整的产业链，有利于成本、质量控制

公司除生产单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池外，还生产各种规格的太阳能电池组件和丰富的太阳能应用产品。“拓日新能”拥有太阳能电池芯片深加工、模具制作、塑料注塑、包装设计、产品组装以及技术研发的能力，形成了相对完整的产业链，使公司能够迅速有效地面对市场，降低成本，控制质量。

五、 消费类产品与工程应用各占半壁江山

公司生产单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池芯片、太阳能电池窗和光伏电池幕墙、太阳能电池组件与供电系统、平板式太阳能热水器、风光互补型风力发电机组等产品。

六、 产能即将释放，海外订单稳定增长

拓日新能（乐山）产业园建设为晶体硅电池业务发展做出重要规划。公司公告称将在2013年8月底前，拟投资30亿元建设拓日新能（乐山）光伏产业园，并预计2008年完成4亿元的投资，2009年中期完成投资7.5亿元。多晶硅与非晶硅两类产品从特性及用途上难以形成相互替代关系，公司依托乐山晶体硅资源投建太阳能电池片产业基地，将有效化解公司业务相对集中的风险，同时将持续增加公司的盈利能力。

晶体硅与非晶硅两大产业基地雏形建立。从乐山多晶硅项目来看，公司建设两大生产基地的意图明显，即在乐山建立以晶体硅电池片为主的生产基地，在深圳建立非晶硅生产基地。两大生产基地的建成将形成公司业务上较好的互补关系。

设立深圳拓日太阳能工程公司，为未来发展作出规划。BIPV是太阳能光伏产业发展中一个重要应用领域，公司太阳能工程公司的成立，是对未来发展趋势作出技术上的重要储备，同时也可以在拓日新能(深圳)产业园光伏示范工程中发挥重要的作用，完善自身的工程水平。

深圳产业基地和乐山产业基地一期将于明年一季度分别投产，届时，公司产能将集中释放，晶体硅太阳能电池产能由5MW增加到20MW，非晶硅薄膜电池产能由10MW增加到35MW，大幅提高公司营业收入。

由于国内尚未出台具体的太阳能电池产业扶持政策及实施细则，太阳能发电在国内还处于示范阶段，多为政府工程，市场容量有限。公司产品主要面向海外市场，60-70%的销售收入欧美等发达国家，30%左右的销售收入来自非洲，国内主要从事安装工程，所占比例有限。公司海外订单持续增长，已进入全球51个国家和地区，TOPRAYSOLAR已成为太阳能电池领域的国际知名品牌。

七、 面临产业政策调整、能源价格波动、汇率变动风险

太阳能产业在全球范围内还处于萌芽期，目前，太阳能发电相对于传统火力发电建设成本高昂，主要依靠政府补贴与扶持，各国的产业政策调整对太阳能产业发展影响至关重要；

作为传统化石能源的替代品，国家原油价格波动也会对太阳能产业发展产生重大影响，随着国际原油价格从140美元/桶左右的高位回落到目前的60美元/桶以下，太阳能产业发展也面临阶段性放缓的局面；

公司产品主要面向海外市场，不可避免会承担汇率波动的风险，为避免不必要的损失，公司从不与客户签订长单，产品随行就市，有效化解了汇率变动的风险。

资源龙头股

中石化

中石油

中国神华

这理由就不说了，龙头嘛，地球人都知道。