机械储能行业ESG白皮书
机械储能概览
机械储能是利用物理方法将能量储存起来，并在需要时释放的技术，主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能和重力储能等形式。在全球碳中和目标和能源转型的大背景下，机械储能行业作为储能行业的关键力量，其在推动能源转型、保障电力稳定供应等方面发挥着日益重要的作用。
储能技术及机械储能
储能技术分为机械储能、电化学储能、电磁储能、化学储能、热储能等。机械储能方式各有特点，其中抽水蓄能是传统储能技术，其他储能技术为新型储能技术。抽水蓄能是目前全球装机容量最大的储能方式，占所有储能方式的69%，而新增抽水蓄能装机量约占所有新增储能的12.5%。
机械储能的价值链
机械储能价值链包括上游设备供应、中游电站建设与运营、下游电网系统。上游设备主要包括水泵、水轮机、发电机、压缩机、透平机等；中游涵盖项目规划与设计、设备采购与集成、施工与管理、系统调试与验收、电站运营；下游应用场景包括发电侧、电网侧、用户侧。
机械储能行业的规模
2023年全球储能装机功率约229GW，其中抽水蓄能装机容量为98GW，占比69%；新型储能新增装机量约52GW，占比88%。2023年全球新型储能新增装机中，锂电池占比92.7%，液流电池占比为2.0%，钠离子电池占比为1.7%，压缩空气储能占比为1.4%，飞轮储能占比为0.4%。预计到2025年，中国储能装机功率约为112GW，其中新型储能累计装机量为70GW，抽水蓄能装机容量约为71GW；预计至2030年，中国储能装机功率约为315GW，其中新型储能累计装机量为170GW，抽水蓄能装机容量约为14GW。
机械储能行业的发展趋势
机械储能行业发展趋势包括技术创新持续推进、规模呈扩大态势、机械储能与其他储能技术融合、成本逐渐下降、国外机械储能的发展较早、较成熟，国内机械储能的发展正在追赶。
机械储能的ESG核心议题
机械储能的ESG核心议题包括生态环境保护与资源利用效率提升、关注社区友好和社区接受度提升、可持续供应商、研发及创新。
抽水蓄能
抽水蓄能电站利用电力在低谷时的电能将水抽至高处水库，在电力负荷高峰期再放水发电。抽水蓄能电站具有建设周期长、储能规模较大、寿命长、运行效率较高、成本低、环保性好等优点，但存在地理依赖明显、投资成本高、能量转换过程中存在一定的损耗、一定的环境影响等缺点。
抽水蓄能的价值链
抽水蓄能价值链包括上游设备供应、中游电站建设与运营、下游电网系统。上游设备主要包括水泵、水轮机、发电机、进水阀、厂房等；中游涵盖项目规划与设计、设备采购与集成、施工与管理、系统调试与验收、电站运营；下游应用场景包括发电侧、电网侧、用户侧。
抽水蓄能的关键技术
抽水蓄能关键技术包括水系统（水泵、水轮机）、上水库和下水库。
抽水蓄能的发展情况
抽水蓄能行业发展迅速，中国抽水蓄能装机容量持续上升，技术不断进步，成本逐步下降，市场不断扩大。国内抽水蓄能发展比较成熟，已形成较完善的价值链，代表性企业包括国家电网、南方电网、三峡集团、中国电建、东方电气、哈尔滨电气、南方瑞信等。
南网储能的抽水蓄能
南网储能作为南方电网旗下唯一的要求重要储能和电网侧独立泛能运营平台，在能域领域的影响力不断提升，积极响应双碳目标，在节能降本塔效、减缓气候变化影响等环境、社会与治理方面或果斐然。
压缩空气储能
压缩空气储能是一种利用电能将空气压缩储存，在需要对释放高压空气推动透平机发电的储能方式。压缩空气储能具有大规模储能能力、高安全性、长寿命、经济环保、建设周期短、快速响应等优点，但存在地理条件限制、效率问题、成本问题、技术成熟度有待提高等缺点。
压缩空气储能的基本情况
压缩空气储能发展历程包括1945年Stallaval提出压缩空气储能技术、1978年德国投人产业运行第一座压缩空气储能电站Huntorf电站、1978年美国投人产业运行第一座压缩空气储能电站、1978年美国投入产业运行第一座压缩空气储能电站、2013年中国江苏金坛60MW压缩空气储能电站并网发电等。
压缩空气储能的价值链
压缩空气储能价值链包括上游设备供应、中游技术提供与项目建设、下游电网系统。上游设备主要包括压缩机、透平机、换热器、电解槽等；中游主要为技术提供方和项目建设方；下游应用场景包括发电侧、电网侧、用户侧。
压缩空气储能的关键技术
压缩空气储能关键技术包括储气装置（天然地下洞穴、人工洞穴、金属材料储气装置、复合材料储气装置）、压缩机与膨胀机、换热器。
压缩空气储能的发展情况
压缩空气储能市场规模止会全球范围扩大，中国市场计将贡献主要份额。全球范围内，多个只有代表性的抽水蓄能电站已投入运营或正在建设中。中国压缩空气储能发展迅速，代表性企业包括中储国能、国电投、国家电投、大唐集团、华能集团、华电集团、山东泰安等。
中储国能的压缩空气储能
中储国能作为中国压缩空气储能行业的领头羊，其核心技术源自中国科学院工程热物理研究所。中储国能致力于推动压缩空气储能技术产业化发展，已建成世界上单机容量最大的研发型压缩空气储能电站，并积极推动商业化发展。
飞轮储能
飞轮储能是一种将电能转化为飞轮的机械动能进行储存，在需要时再将机械动能转化为电能释放的技术。飞轮储能具有充放电速度快、功率密度高、充放电效率高、寿命长、无污染、维护成本低、可模块化等优点，但存在自放电现象、泛立体积大、高速旋转的飞轮存在一定的危险性等缺点。
飞轮储能的基本情况
飞轮储能发展历程包括20世纪50年代开始研究、20世纪80年代石油危机引发后，美国开始大力发展能源领域、20世纪90年代后，飞轮储能技术受到广泛关注并得到快速发展、20世纪90年代后，飞轮储能技术进入产业化发展阶段。
飞轮储能的价值链
飞轮储能价值链包括上游设备供应、中游系统集成、下游电网系统。上游设备主要包括飞轮转子、轴承、电机等；中游系统集成包括硬件集成、软件集成、数据通信与网络集成；下游应用场景包括交通、供电、城市轨道交通、工业等。
飞轮储能的发展情况
飞轮储能市场发展迅速，但国内外发展具有一定差异。国外飞轮储能技术较为成熟，主要应用于电网级应用和电力调频等领域；国内飞轮储能行业虽然起步较晚，但发展迅速，特别是在国家政策为支持下，飞轮储能技术正处于从基础研究到工程示范，再到商业化应用的过程中。
国外主要的飞轮储能企业
国外主要的飞轮储能企业包括美国VyconInc.、美国Microgrid、美国Amber Kinetics、德国KSB、德国EnergyNest、德国Flyht能源解决方案有限公司等。
国内主要的飞轮储能企业
国内主要的飞轮储能企业包括沈阳微控、磁悬浮飞轮、上海电气、江苏中材、三一重能、中车株洲所等。
重力储能
重力储能是一种将能量储存在高处重物中，在需要时通过机械系统将势能转化为电能释放的技术。重力储能具有无污染、环境友好、可定制化设计等优点，但存在技术成熟度较低、成本较高、能量转换效率有待提高等缺点。
重力储能的发展情况
重力储能技术逐渐成为能源储备的重要方式，尤其在偏远地区或地质条件特殊的区域，重力储能呈现出广泛的应用前景。以EnereyVault为代表的飞轮储能项目推动了多个重力储能项目的落地，这些项目通常采用模块化设计，以适应中国各地复杂的非形和资源条件，并利用其材料进行储能装置，从而降低成本和环境影响。
