中国储能网讯：受可再生能源装机比例持续增加、电网稳定性需求不断提升、政策支持力度加大等因素的驱动，具备长时属性的重力储能技术将迎来广阔的市场发展空间。随着技术的成熟和成本的降低，重力储能有望在未来的能源存储市场中扮演重要角色。

  但这项正在崭露头角的储能技术仍面临技术提升和更多的项目示范应用等挑战。

长时储能赛道的“潜力股”

  近年来，全球气候变化以及国家能源战略转型，使得我国的电源结构出现深刻的变化，以风光发电为代表的新能源装机规模占比逐年大幅上升，由此带来的问题是电力系统灵活性调节能力不足，无法消纳随机性、波动性和间歇性强的风光发电。

  因此，建设储能，特别是长时储能设施，能够在更长时间维度调节整个系统的电力、电量平衡和频率稳定，避免出现潮流拥堵、系统失稳，提高风光发电并网和消纳能力，增加风光绿电开发消费占比。

  研究表明，在新能源装机占比达到15-20%时，4小时以上的长时储能需求将成为刚需，当风光发电占比达到50%-80%时，储能时长需要达到10小时以上。

  2023年以来，国家和地方层面均加快了对于长时储能的支持力度。

  2023年6月国家能源局发布的《新型电力系统发展蓝皮书》明确了2030～2045年，规模化长时储能技术取得重大突破，满足日以上平衡调节需求。

  各地对于长时储能的支持政策也在持续加码，河北、西藏、内蒙古、宁夏等10个多省份明确提出配置4小时以上长时储能，推动4小时以上储能技术实现规模化应用。

  在越来越火热的长时储能赛道，包括液流电池储能、压缩空气储能、抽水蓄能等技术路线在近两年都取得了较快的发展，重力储能技术凭借其独有的优势被认为是这个领域的“潜力股”。

  重力储能是一种借助山体、地下竖井、人工构筑物等结构，利用重力势能来储存和释放能量的技术，通常通过提升和下降重物来实现能量的存储和释放。

  不同于抽蓄使用液体作为介质，重力储能使用固体（重力块）作为介质，核心原理是利用地球重力场，通过机械系统将重物提升到较高的高度储存能量，待需要时再通过重物下落的方式释放储存的能量，驱动发电机产生电力。

  目前，重力储能主要分为塔式重力储能、斜坡式重力储能、竖井式重力储能以及活塞式重力储能。

  这项储能技术具备多个优点，比如经济性较好，相比抽水蓄能和压缩空气储能，重力储能的建设成本较低，在建的如东25MW/100MWh重力储能全球首台套示范项目，初步测算全生命周期度电平准化储能成本约0.3-0.4元，且进一步降本空间较大。

  安全性高、环境友好，由于其机械特性，重力储能系统在运行过程中几乎不存在化学反应带来的安全隐患，其提升模块可利用粉煤灰、报废的风力涡轮机叶片等建造，在降低重力储能项目建设成本的同时消纳固废垃圾，带来环境效益和经济效益。

  选址无地域限制，不像抽水蓄能需要特定地理条件，重力储能可以在更多样化的地点部署。

  长寿命，重力储能系统设备主要由机械构件和重力模块构成，项目耐久性好，技术系统寿命与建筑寿命一致，可达50年以上，接近甚至超过抽水蓄能和压缩空气储能。

  能量转换效率高，重力储能与抽水蓄能的技术原理相近，目前已经验证的重力储能系统能量转换效率可达到75.3%，超过抽水蓄能，建设中的新型重力储能技术设计转换效率可达到80%-85%。

  响应能力快，重力储能系统能够提供亚秒级的全功率响应，对于电网的快速频率响应至关重要，尤其是在面对突发的电网负荷变化时。

  大功率输出，重力储能系统可以提供大功率输出，这对于快速频率响应来说非常重要，因为它需要在短时间内提供大量的能量来稳定电网。

  长时性，重力储能系统能够提供数小时至数天的储能服务，这使得它在日间调节中可以存储大量能量，以备不时之需。

  基于以上优点，重力储能可以在清洁能源大基地、电网侧调频、分布式储能、工商业储能、退役火电机组替代、风光储氢一体化、尾矿综合治理等诸多场景中应用。

图为中国天楹江苏如东100MWh重力储能项目

国内现有项目共计8GWh

  从政策力度、项目示范、国外应用等方面看，近两年，重力储能正在多元化的储能技术竞争中崭露头角。

  据CESA储能应用分会产业数据库不完全统计，截至2024年10月底，国内共28个重力储能项目，总规划达7.856GWh，计划总投资超200亿元。

  其中，新增备案项目15个，达1.128GWh，占比14.36%；签约/拟建项目9个，达6.06GWh，占比77.14%；开工/在建项目4个，达668MWh，占比8.5%。

  一个显著的特点是，这28个项目中，容量百兆瓦时规模的共有17个，占比超过60%，国内电力储能领域代表企业中国天楹项目最多，共6个，规模超4.5GWh。

  其中，计划于今年年底并网的中国天楹江苏如东100MWh重力储能项目是国内首个重力储能技术应用示范项目、全球首个百兆瓦级的重力储能项目，项目采用重力储能技术，建设一座长120米、宽110米、高148米的储能塔，利用重力块做功发电。

  中国天楹2022年和2024年还分别在内蒙古乌拉特中旗和通辽市签约了2个2GWh。

  另外，由中电工程及所属华北院建设的规模为360MW/1080MWh的河北张家口赤城县重力储能一体化项目在今年4月签约落地，是全球首个竖井式重力储能工程化应用项目，在重力储能领域将实现单机功率世界第一、单模块功率世界第一、单体项目装机容量规模世界第一。

  项目占地面积400亩，投资总额26亿元，一期工程建设60MW/360MWh竖井式重力储能，占地面积120亩，一期工程建成将成为规模最大的重力储能电站。该项目已纳入国家能源局新型储能试点示范项目清单及全国新型储能大数据平台和国家有关重大工程项目库。

  政策层面看，对于重力储能的支持方向愈发明确，力度也在加大。

  2023年4月，国家标准委等11部门发布《碳达峰碳中和标准体系建设指南》指出，储能领域重点制修订抽水蓄能标准，电化学、压缩空气、飞轮、重力、二氧化碳、热（冷）、氢（氨）、超导等新型储能标准，储能系统接入电网、储能系统安全管理与应急处置标准。

  2023年10月，国家能源局公布了第三批58个能源领域首台（套）重大技术装备（项目）名单，，其中储能领域8个入选，涉及固态电池、飞轮储能、液流电池、压缩空气、重力储能以及3S融合新型储能系统、高压级联直挂式储能系统。

  2023年12月，国家发改委发布的《产业结构调整指导目录（2024年本）》，新型电力系统技术及装备包括电化学储能、压缩空气储能、重力储能、飞轮储能、氢（氨）储能、热储能等各类新型储能技术及应用。

  2024年3月，国家发改委关于印发《绿色低碳先进技术示范项目清单（第一批）》的通知，国能宿州热电有限公司实施的100MWh重力储能示范项目纳入其中。

  国外技术应用方面，全球重力储能领域领先的两家公司，Energy Vault 和 Gravitricity 重力储能项目于 2021 年率先落地商用。

  今年以来，国际市场也迎来了GWh级别的重力储能项目，前不久，澳大利亚重力储能初创厂商Green Gravity公司启动在昆士兰州西北部地区开发2GWh重力储能项目研究，11月初，该公司获得了900万澳元资金，用于完成其基于重力储能技术的产品开发。

规模应用仍需克服多个挑战

  尽管重力储能的前景光明，目前国内外关于重力储能系统的研究仍处于探索阶段，项目应用多处于在建、拟建阶段，大规模应用面临不小挑战。

  今年8月，由深圳市发展和改革委员会指导，中国化学与物理电源行业协会与南方科技大学碳中和能源研究院联合主办，100余家机构共同支持的碳中和能源高峰论坛暨第四届中国国际新型储能技术及工程应用大会与新型储能技术青年科学家论坛在深圳召开。

  中国电力顾问工程集团华北电力设计院重力储能公司副总工程师史沁鹏以《重力储能技术发展与工程应用》为题进行了演讲。

  他认为，在当前新型电力系统建设的背景下，重力储能作为一种长时、大容量、安全性高、具有构网特性的储能形式，因地制宜建设，可为新型储能发展开辟新的方向，尤其适合为“沙戈荒”大基地可再生能源的大规模消纳提供支撑。

  他还认为，规模化重力储能电站最大的技术难点是能量密度低，能量密度和转换效率都与电化学储能技术低；另外，重力储能是离散化的物理场景，和电力系统的大容量以及连续性的需求存在矛盾；作为一种机械系统，运行本身具有不确定性，和电力系统要求的确定性是根本性的矛盾。

  他表示，要解决上述矛盾，要针对不同的应用场景，从0到1建立对应关系聚焦对象，搭建效率、投资水平等关键指标的模型，从而优化系统结构、工艺程度和损耗等指标。

  另外，目前，重力储能没有相关的产业链，要工程化落地的相关解决方案以及供应链。

  还有，在当前没有成型的设备和工程的情况下，为了降低研发风险，要创新一些新的设计手段，进行仿真分析和虚拟调试，从而优化技术方案，降低研发周期和研发成本。

  对于未来重力储能的发展方向，史沁鹏认为，首先是进行工程化、商业化的运行示范；其次是要针对新型电力系统对长时储能的高转换效率，高经济性和构网要求，在大单机容量、大能量通道密度、超大落差构建路径和超大型配套装备，以及系统集成方面进行一些研究。