机械储能是一种将电能转化为不同形式的机械能储存起来，以便在需要时重新转换为电能的技术。这种方法使得能量能够在时间维度上进行相对有效转移。该领域的主要技术包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。
机械储能和电化学储能是两种不一样的储能技术，各自具有独特的技术特点和适用场景。机械储能技术，以抽水蓄能和压缩空气储能最为典型。这种技术的特点是能够大规模地吸收和释放能量，其功率输出大，但建设周期相对较长。由于其在能量吞吐方面的优势，机械储能大多数都用在削峰填谷以及负荷调节的场合。相比之下，电化学储能技术则以锂离子电池为代表。与机械储能相比，电化学储能的功率输出较小，但其建设周期较短，并且效率较高。这些特性使得电化学储能更适合于平滑发电过程中的波动以及提供二次调频等服务。
机械储能主要是通过改变物体的重力、压力或旋转状态，将能量储存起来。根据能量的储存方式和介质的不同，机械储能最重要的包含抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等类型。抽水蓄能是一种利用电力系统中负荷低谷时段的多余电能将下池水库中的水提升到上池水库中，从而将电能转化为重力势能进行储存的技术。在电网负荷高峰时，蓄存在上池水库中的水被释放用于发电，再次将重力势能转换为电能并输回电网。
抽水蓄能大多数都用在电网的填峰填谷、调频、调相、应急备用等。目前，我国抽水蓄能技术较为成熟，其成本远低于其他储能方式。压缩空气储能则是通过将空气压缩至高压状态储存能量，需要时再通过解压释放出能量。而飞轮储能则是通过将电能转化为机械能储存在非常快速地旋转的飞轮中，需要时通过驱动飞轮将机械能再转化为电能。
机械储能行业起源于20世纪初，随着工业化进程的加速和能源需求的一直增长，人们开始探索将能量储存起来以备不时之需的技术。在20世纪中期，抽水蓄能技术获得了广泛应用，成为当时最主要的机械储能方式之一。到了21世纪初，随着新能源的快速发展和电力系统的复杂化，压缩空气储能和飞轮储能等新型机械储能技术逐渐崭露头角。目前，机械储能行业正处于快速发展阶段，不断涌现出新的技术和应用场景，为能源转型和可持续发展做出了重要贡献。
机械储能行业的上游最重要的包含电池原材料、生产设备供应商等，这一些企业提供的核心设备和原材料包括储能电池、电池管理系统（BMS）、储能变流器（PCS）、能量管理系统（EMS）、空气压缩机、换热器以及氢气等。其中，储能电池在整个电化学储能系统成本中占比最高，达到了60%，而储能变流器的成本占比为20%。
在行业中游阶段，通过集成与安装不同形式的储能系统，如电化学储能、压缩空气储能、飞轮储能、超级电容、氢（氨）储能、热（冷）储能等，形成了完整的储能解决方案。目前，以锂离子电池为代表的电化学储能是最主要的储能方式，其装机规模在过去10年的复合增速约为56%，由于新能源持续发展和电力系统的复杂化，储能需求大幅提升。
在储能系统的应用领域中，下游涵盖了多个应用场景。这些应用场景能够准确的通过其位置和功能被分为发电端、电网端和用户端。在电力系统内，储能的应用能更加进一步细分为三个主要部分：发电侧、用户侧以及电网侧。在发电侧，储能技术有多种用途，包括但不限于系统频率调节、可再次生产的能源并网支持、电力需求高峰时期的供电补充、辅助动态运行管理等。这些应用有助于提升电力系统的稳定性和效率。在用户侧，储能的最大的作用在于提高能源的自给自足能力，利用峰谷电价差异进行经济优化，管理容量电费以减少相关成本，并通过提供备用电源来增强供电的可靠性。而在电网侧，储能能够在一定程度上帮助解决可再次生产的能源并网时的不稳定性问题，减轻电网阻塞的压力，延缓输配电设备的升级扩展需求，来保证整个电力系统的平稳运行。
此外，储能技术的应用远远超出了电力系统的范畴，还广泛涉及通信基站的备用电源、车载储能装置、便携式移动储能设备、数据中心的能量管理和备份、不间断电源（UPS）系统，以及轨道交通、AI和机器智能应用、军事设施等多个领域。
截至2022年年末，中国投产的电力储能项目累计装机达59万千瓦。8GW，约占全球市场规模的25%左右。其中新型储能技术的应用呈现出显著增长趋势，累计装机规模攀升至13.1GW，功率规模年增长率高达128%。特别值得一提的是，在2022年，有约二十个百兆瓦级别的项目成功并网，同时还有超过400个百兆瓦级别的项目正在规划和建设中。
从全球范围来看，2022年储能产业显示出强大的增长趋势。全球累计运行的电力储能项目装机增至237.2GW，年增速达到15%。在此背景下，中国市场的表现特别引人注目，新型储能的新增装机容量达到7.3GW/15.9GWh，比上一年增长了200%，这使得中国已经超越美国，成为全世界储能产业的重要参与者。此外，抽水蓄能作为传统的储能方式，其累计装机占比出现了下降。这是自抽水蓄能技术应用以来的首次，其占比下降至不足80%，与2021年同期相比下降了8.3个百分点。这一变化反映了新型储能技术的快速发展和大范围的应用，为电力系统的稳定运行和可再次生产的能源的大规模接入提供了有力支撑。
锂离子电池在储能市场中的主导地位依然稳固，其新投运的装机规模首次超过了7GW。有必要注意一下的是，一些主流制造商慢慢的开始为储能应用开发专用的大容量电芯，单体容量超过300Ah，个别厂商甚至推出了560Ah的新型电芯。与此同时，许多锂电公司开始涉足钠离子电池技术领域，并且首批GWh级别的生产线已经正式投入运营。固态电池储能产品也已发布，标志着该技术领域的进步。此外，压缩空气储能也在加快速度进行发展中，首个100MW先进压缩空气储能电站成功并网发电，并且正在向更大的单机功率等级（如300MW）加速迈进。
然而，随着风能和太阳能等可再次生产的能源的规模扩大和应用深化，电力系统的供需平衡问题也日益凸显。光伏发电量与光照强度有关，白天和晴天发电量多，傍晚雨天量少；风能发电量与风量和地理位置有关，我国风能大多分布在在华北、西北和东北。这导致变压器、逆变器等电力设备供应面临压力，同时弃风弃电现象也会增加成本。因此，加强储能设施的建设和利用，对于调节电力系统的供需平衡、提高新能源的利用效率以及降低电力系统的运行成本具备极其重大意义。
机械储能行业政策主要围绕电力市场、能源科学技术创新和双碳战略等方面展开。2022年以来，国家方面密集出台储能有关政策，以推动储能行业发展。比如，《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》由国家发改委和能源局发布，旨在持续推动电力中长期市场的建设进程，并积极而审慎地推进电力现货市场的构建。同时，该指导意见还致力于一直在优化和完善电力辅助市场。此外，为实现碳达峰碳中和战略目标，支撑构建新型电力系统，加快推进新型储能高质量规模化发展，国家出台了《十四五新型储能发展实施方案》和《十四五能源领域科学技术创新规划》等政策。这些政策为储能行业的发展提供了明确的方向和强大的政策支持。
机械储能行业在加快速度进行发展的同时，也面临着一系列的问题和挑战。尽管机械储能技术如抽水蓄能具有较大的能量存储容量，但其建设周期长、投资所需成本高，对地理位置要求严格，且带来环境影响，比如水体污染或生态破坏。其次，技术突破相对有限，现有主流的机械储能技术仍存在效率不高的问题，尤其是与新兴的电化学储能相比，其转换效率有待提升。此外，政策支持和市场机制尚不完善，缺乏稳定的收入来源和合理的电价机制，导致投资者对于大规模开发机械储能项目持谨慎态度。人才短缺也是一个核心问题，机械储能行业需要具备多学科背景的技术人才和管理人才，以推动技术创新和产业高质量发展。这一些因素共同构成了机械储能行业当前面临的主要问题。
机械储能行业的发展前途展望是积极的，预计未来几年将保持稳定的增长。随着全球能源转型和可再次生产的能源的大规模应用，对稳定、可靠、高效储能技术的需求将持续增加。尽管电化学储能技术在某些应用场景中具有优势，但机械储能，尤其是抽水蓄能，在大规模、长时间的能量存储方面仍具有无法替代的作用。政策支持也将推动机械储能行业的发展。许多国家已经认识到储能技术对于保障电力供应安全、促进可再次生产的能源消纳的重要性，并开始制定相应的激励政策和市场机制，为机械储能项目的投资和运营提供有利条件。
此外，技术创新有望逐步提升机械储能的效率和经济性。例如，新型压缩空气储能技术和飞轮储能技术等的研发和商业化应用，有打破现有机械储能的技术瓶颈，拓展其应用场景。综上所述，预计机械储能行业将在未来保持稳步发展，成为支撑全球能源系统转型的重要一环。返回搜狐，查看更加多
