2022年，储能成为最热门赛道之一，在储能行业研究上，技术方向研究是重要环节。出新推出“产业洞察”栏目，聚焦各细分领域，解析各行业发展前沿等问题。
本周推出储能系列，本篇为机械储能研究，盘点机械储能的几种技术路径与发展挑战等问题。欢迎大家转发阅读。
抽水蓄能从20世纪中期开始被大量运用，是最早被使用的大容量储能技术，现已成为世界范围内应用最广泛的储能技术。从全球来看，抽水蓄能占储能总规模的94%；从国内来看，抽水储能占储能总规模的89.3%。
抽水蓄能的工作原理是利用水作为储能介质，实现电能的储存和释放，其底层技术是通过电能与水的势能相互转化。具体来看，在抽水蓄能电站运行过程中，当用电量少时，通过电网中多余的电将水抽到水库中储存，把电能转化成水的势能；当用电量大时，再将储存的水放出，水流推动水轮机发电，把水的势能转化成电能。
目前来看，抽水蓄能有两种类型，一是纯抽水蓄能，二是混合型抽水蓄能。前者仅用于储能，在国内使用也最多；后者既可以储能，又能当作常规的水电站使用。
抽水蓄能应用最广泛有多种原因，首先是技术成熟，上世纪六十年代就已经实现商业化；其次是成本较低，虽然初始建造费用高，但抽水蓄能电站使用寿命较长，至少在50年以上，成本摊薄后费用仍然较低，平均单位装机投资金额为6136元/千瓦；再次是开发资源丰富，抽水蓄能电站不仅能沿河而建，也能离河抽水蓄能，增加可开发资源和降低成本；最后是安全性高，不像电化学储能容易发生事故，抽水蓄能利用水作为储能介质，安全性极高。
此外，抽水蓄能还具有储能周期长、安全运营周期长，以及稳定性好等诸多优势。这让抽水蓄能成为目前使用率最高的储能方式，根据公开数据，算上现有水库，目前全球约有61.6万个站点。
基于抽水蓄能的优势和现实储能市场需求，抽水储能迎来行业发展机遇。去年9月，国家能源局发布《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》，文件指出，到2030年，抽水蓄能投产总规模较“十四五”要翻一番，达到1.2亿千瓦左右。粗略计算，未来10年时间有望迎来近3倍的增长。
飞轮储能是利用低摩擦环境中高速旋转的转子来存储能量，其工作原理是，利用电能加速飞轮，将电能转化为机械能储存起来。当需要用电时，飞轮带动发电机组，再将机械能转化为电能。
这种方式储能优势很明显，因为是电能与机械能的转化，相对而言污染性较小。此外，飞轮储能能量密度比较高，启动速度也比较快，这对于一些特定场景非常使用，比如数据中心突然断电，为避免数据丢失，就需要储能系统快速响应、快速启动。
不过飞轮储能缺点也很突出，飞轮储能启动一次只能供电十几秒钟，时间比较短，在多数情况下都不会独立使用，需要与其他储能系统配合使用。因此飞轮储能装机量并不高，在市场中占有率不高，截至2021年底，飞轮储能在中国累计装机容量为0.01GW。
目前河北省承德市、山西省长治市、太原市等地区建造有飞轮储能项目，比如山西长治市建造有30MW飞轮储能项目，是唯一单独采用飞轮储能技术，实现调频辅助服务的项目；山西运城市建造有50MW/100“磷酸铁锂+飞轮储能”独立储能调峰调频储能项目；山西太原市建造有50MW玫方古交共享储能示范站等。
根据多家机构预测，飞轮储能在提升电网稳定性、安全性及灵活性等方面有明显优势，未来几年随着储能市场的不断扩大，飞轮储能装机量会不断增长，预计到2026年，有望达到88.9MW。
压缩空气储能的工作原理，是利用电能把空气压缩到盐穴、金属矿井、油气井、煤矿井或压力容器中，当需要用电时，就释放压缩空气，推动空气透平膨胀机进行发电。
压缩空气储能优势明显，储能设备的使用寿命比较长，不容易损坏，但缺点也很突出，压缩空气储能投资成本相对较高，并且受地质条件影响较大，对建造环境要求较高。
今年5月26日，中国第一个压缩空气储能国家示范项目正式并网投产，是江苏金坛盐穴压缩空气储能电站，由中国华能、中盐集团、清华大学、三维化工等多家单位合作打造，前后一共经过了十二年研发和建造，首期储能装机60MW，长期规划1000MW。
目前在落地的压缩空气储能项目中，青海省建造的项目相对较多，比如新建液态压缩空气储能示范项目、利用已有矿井改造的压缩空气储能示范项目（油气井）、利用已经煤井改造的压缩空气储能示范项目（金属矿井）、新建煤气罐先进压缩空气储能示范项目等，此外，大同市建造有50MW大同启迪云冈井田压缩空气储能项目，临沂市建造有国华兰陵压缩空气储能电站示范项目。
根据中关村储能产业技术联盟统计数据，截至2021年底，我国压缩空气储能累计装机为0.18GW。
重力储能的介质主要是水和固体物质，其工作原理是通过高度落差对储能介质进行升降，从而实现储能系统充放电，具体来看，通过电力将介质提升至高处，增加其重力势能，完成储能，当需要用电时，再将介质下落利用重力势能将动能转化为电能。
根据其工作原理，可以看到，重力储能固体物质需要能量密度大的物质，比如金属、水泥、砂石等，在储存和发电等各环节，因不涉及化学反应，所以整体运行比较安全，对自然环境影响也较小。
并且，重力储能在选址上没有太大限制，对环境适应性比较强，应用很灵活。再者，像金属、水泥、砂石等物质，在使用过程中损耗比较小，能长时间使用，一般都能循环使用数十年。
在2019年以前，重力储能多是技术性探讨，比如，业内先后提出了基于抽水蓄能、构筑物高度差、山体落差、地下竖井等多种技术路线，目前来看，主要有四种技术路线，分别是活塞式重力储能、悬挂式重力储能、混凝土砌块储能塔、山地重力储能。
到了2020年7月，应用EV1技术的瑞士5MW商业示范单元（CDU）完成并网，并且实现落地，使得重力储能进入新的实验阶段。2022年以来，重力储能逐步商业化，EV和Gravitricity重力储能项目率先应用，江苏如东也建造了100MWh的重力储能示范项目。
值得注意的是，重力储能的发电效率高达80%以上，远高于抽水蓄能的70%，未来能有效发挥补充功能。
南网电储由云南文山电力股份有限公司更名而来，是南方电网旗下唯一的抽水蓄能和电网侧独立储能运营平台，业务范围覆盖广东、广西、云南、贵州、海南五省。截至目前，已投运装机量1234万千瓦，包括抽水蓄能1028万千万（7座），新型储能3万千瓦（4座），常规调峰水电203万千瓦（14座）。南网储能的战略定位是成为抽水蓄能行业引领者和新型储能产业领跑者。
巨化股份成立于1998年6月，由巨化集团有限公司独家发起，采用募集方式设立的股份有限公司。经过多年发展，目前已由基础化工产业企业，逐步转型为中国氟化工领先企。