家长会发言稿

新型重力储能技术研究现状与发展趋势

摘要：随着对低碳目标的不断探索，国内外电力企业为改善能源结构和重塑

能源格局，正努力推动新一轮电力能源技术革命的快速发展，逐步减小化石能源

在能源结构中的占比，以谋求构建新的安全高效、绿色低碳、清洁环保的能源体系。由于我国能源供应和能源需求呈逆向分布，风能主要集中在华北、西北、东

北地区，太阳能主要集中在西部高原地区，而绝大部分的能源需求集中在人口密集、工业集中的中、东部地区，清洁能源技术与储能产业的健康发展，对于提高

能量利用效率、增加可再生能源利用比例、保障国家能源安全和推动能源技术革

命具有重大战略意义。基于此，对新型重力储能技术研究现状与发展趋势进行研究，以供参考。

关键词：重力储能技术；重力储能发电；现状；机械储能；发展趋势

引言

近年来，“生态优先、绿色发展”的理念逐步深入人心，大力发展可再生能源、加快能源转型发展已成为全球共识，而风电、光伏等新能源本身的波动性和

间歇性决定了灵活性，将是以新能源为主体的新型电力系统必不可少的组成部分。储能作为灵活性调节资源在新型电力系统中发挥着至关重要的作用，是新能源成

为主体电源后系统调节的必然选择。

1重力储能发电的优势

(1)安全、环保的纯物理能量存储。在重型运输、潜在能量储存和机械能源

生产等工作流程中，没有化学反应，运行是安全可靠的。重力储能产生低碳清洁

电力，对自然环境影响较小。(2)具有适应环境的能力，可根据需要灵活处置，

应储存分布式能源。储能、运输和发电工艺没有特殊的条件和要求，因此重力式

储能设施基本上不受外界限制，并且它们的应用是灵活的。除了电力负荷集中的

地区之外，还可以在风力、太阳能和核电等电厂附近安装重力式储能设施，以便

根据电力系统的需要灵活地安排电网和电力方面的工作。抽水蓄能场的规划应以

适当的地理条件和水资源为基础。充分利用重力式储能设施的实际布局，可以相

辅相成，支持获取大规模、波动性大的分布式电力，确保电网运行的稳定性和安

全性，并有助于提高电力系统的总体效率。(3)储存的能源生产周期长，成本低。重型材料主要由混凝土或当地材料或其他再生材料组成，可在运行中低损耗的情

况下回收数十年。如果正确使用材料，重型设备的成本可以大大降低。

2重力储能技术发展现状

重力存储系统是一种驱动引擎，当网络中的电流不足时，它会将重力移动到

较高的值，然后在需要网络中的电流时，将重力转换为驱动发电机。它具有高容量、清洁环境、简单逻辑、高效过渡、快速、高安全性、高寿命等优点，可以长

期使用可再生能源、电网、侧用电源等。结合风能等临时节能功能，重力存储技

术通过规划风电场电网，解决重大供电问题，可以有效稳定风电场的整体性能。

对于许多重力存储方法而言，吸收器是目前应用最广泛、技术最先进的重力存储

方法，通过水和电的相互转换，提供了节能和释放、高容量(100-3000瓦)、高效

率(65-85%)、长寿命(40-60年)、无限多个存储循环(分钟快速响应)等优点。

3新型重力储能技术

2.1重力活塞驱动式抽水蓄能技术

虽然这种储能技术也利用水力和涡轮机输送水和发电，但储能环境发生了质

的变化。在传统的抽水蓄能技术中，水被用作储能介质，水库之间的输水由压力

泵或水轮机机组进行，从而实现储能和释放；重力活塞式抽水技术使用质量活塞

作为主要的储能材料，而水柱只会上下移动质量活塞作为水力发电的传输方式，

而不会提供储能。重力动力活塞重力式储能技术的储能能量水平因活塞大小和实

际位移而异，大规模储能方案预计功率40MW至1.6GW。体积越大，储存能源的水

平越高，储存能源的成本约为145美元/兆瓦(每兆瓦123欧元)。考虑到成本和

生产密度的差异，铁质材料可能是重力活塞最有效和最经济的原材料，因此建议

使用铁质重力活塞。为了进一步提高重力活塞的储能能力，提出了一种牵引重力

活塞储能方法，用绳子控制重质的增减。仿真结果表明，添加牵引丝可以显着增

加活塞的重力能量存储容量，计算结果可以达到原容量的两倍，平整成本更低。

2.2重力储能式太阳能飞机

太阳能飞机利用太阳辐射作为维持飞行的能量来源。如果除飞行之外还有残

馀物，则太阳辐射产生的能量通过能量储存装置储存，从而释放能量，供在没有

太阳辐射的夜晚等条件下继续飞行。传统的太阳能飞机以电池的形式储存能量，

当电池太小时，无法产生保证飞机正常飞行时间所需的能量。使用高容量电池无

疑会增加投入成本，大大增加飞机的重量，同时增加能源消耗。提出了重力式太

阳能飞机的概念，该概念利用太阳辐射能量白天使飞机起飞，并在夜间继续使用

无人驾驶飞机飞行。

2.3机械储能系统

在新能源电力系统中所使用的储能技术中，机械储能是主要的解决方案之一，机械储能也称为物理储能，是当前电力系统中能够实现能源转化的重要技术，包

含了飞轮储能、抽水储能等，这些储能技术因为具有容量大成本低的特点，被广

泛的使用。

2.4超导储能技术的应用

风力发电系统是我国最常见的新能源发电系统，在西北区域较常见，其发电

过程的随机性较强，对电网的稳定性有较大影响。在实际使用过程中，若风力发

电机组的占比在10%以下，不会对电力系统产生较大的影响，若风力发电机组的

占比大于20%的，风力发电系统会对整个电力系统产生较大的影响，需要采用储

能技术来调整供电稳定性，以避免对电网带来不良影响。可以应用超导储能技术

调整风力发电系统的电压和输出功率，从而削弱风速扰动、线路短路等问题对风

力发电系统稳定性带来的各种影响。

3新型重力储能技术发展趋势

3.1提升系统运行稳定性

电网侧并网储能系统的作用主要为辅助服务、延缓设备扩容等，此外可以提

升新能源消纳、提升供电可靠性、提升电能质量等。大规模储能的双向调节能力，可为电网提供快速有功无功电源，使得系统安全稳定运行，主要包括：调峰、调