中国天楹/中国能建/国家电投，布局重力储能

《新型电力系统发展蓝皮书》首次写入重力储能，提及要推动重力储能向大规模、高效率、灵活运行方向发展，开展关键技术研究及示范；3个重力储能项目入选国家能源局2024年发布的新型储能试点示范项目清单。重力储能作为一种极具潜力的长时储能，中国天楹、中国能建、国家电投等大型能源集团均已有布局。
目前我国主要的重力储能工程项目有：中国天楹江苏如东26MW/100MWh示范项目，为垂直矩阵型，是全球首个百兆瓦级的重力储能项目；中国能建河北赤城60MW/360MWh重力储能一体化示范项目（一期），为全球首个竖井式重力储能工程化应用项目。

1、什么是重力储能？重力储能，工作原理是利用天然或人造场景（如构筑物、山体、竖井等）高度差，通过重物升降来实现电能的存储及释放。

充电时，系统根据调控指令，重力轮机将下仓的重物依次提升至位置较高的上仓，将电能转化为重物的势能；放电时，将重物依次下降驱动发电机发电，重物的势能转换为电能。
按储能介质及落差路径的不同，重力储能可分为构筑物式重力储能、斜坡式重力储能（如基于山体/轨道/滑轮等形成斜坡落差）、竖井式重力储能等多种形式。

部分重力储能形式展示

重力储能的理论转化效率高于抽水蓄能，同时具有安全性高、环境友好、适应性强、寿命长、选址约束小、模块化易扩展、介质不易损耗、成本相对低、长时储能且无自放电等特点，系统稳定性和经济性兼顾，对比传统储能系统具有一定竞争优势。

2、中国天楹构筑物式重力储能2024年5月，中国首个模块化重力储能项目——如东25MW/100MWh项目首套充放电单元测试成功，项目2023年1月开工，截至2024年底建设进度是正在进行设备安装调试。

2022年1月30日，中国天楹控股子公司Atlas与重力储能技术开发商瑞士EV公司签署了《技术许可使用协议》，根据协议，EV授权Atlas在中国区独家使用许可技术建造和运营重力储能系统设施。
如东项目采用的是Energy Vault公司的EVx模块化重力储能方案，利用建筑机械流程和能源管理系统来储存和释放电力。在用电低谷时，利用富余的电力，将25吨的砖块（利用复合材料制成）“搬”到120米高处，将势能存储起来；需要电时，再通过控制砖块下降，将动能释放回电网。

该系统可与可再生能源系统协作，也可以作为独立储能系统。每个EVx模块单位容量为10MWh，大概由1300块重25公吨的“砖块”组成。据公开数据，该储能系统转换效率为80%-90%，技术寿命30-50年。据EV公司公开数据，重力储能项目初始投入成本在3000元/kWh左右，全生命周期度电成本约在0.3-0.5元/kWh，具备一定成本优势。
截至目前，中国天楹已与地方政府及大型能源集团签署15个涉及重力储能项目投建的合作协议，重力储能规模近5GWh，远期规划规模更是超8GWh；其中如东26MW/100MWh重力储能示范项目及张掖17MW/68MWh重力储能示范项目，两个项目入选2024年能源局发布的新型储能试点示范项目清单。

值得一提的是，近期，EV公司基于EVx模块化重力储能系统，推出与城市建筑物融合的重力储能解决方案。对比江苏如东项目方案，新方案与城市建筑融合，提升单位经济效益，具备混合用途潜力，且采用中空建筑结构，进一步降低建造成本；建筑楼层越高，储存的电量越大。

3、中国能建竖井式重力储能
中国能建赤城县重力储能一体化项目，总规划装机容量180MW/1080MWh，其中一期规模60MW/360MWh，是全球首个竖井式重力储能工程化应用项目，转换效率可达77%～82%，项目已纳入国家能源局新型储能试点示范项目清单，项目建成后将实现单机功率、单模块功率、单体项目装机规模三项世界第一。

赤城县重力储能一体化项目效果图图源：中国能建
竖井式重力储能系统，主要由三个部分组成，分别是上仓、下仓，以及在上仓、下仓间实现重物落差变化的重力轮机。其工作原理是利用天然或人工造就的高度差，通过重物升降来实现储能和发电。

系统可利用废弃矿井、新建矿井等多种方案。利用废弃矿井成本较低、废弃资源可二次利用、对环境影响小，但同时也受到选址、矿井处理难度差异不同等限制；新建矿井则具有选址灵活、运行环境较安全稳定、受限制小的优势，同规模容量下投资和效率也比较好，但其周期较长，工程技术和设备技术要求也较高。
赤城县重力储能一体化项目由中国能建中电工程、华北电力设计院投资建设，采用竖井式方案。依托示范项目工程化应用，华北院首创了300MWh竖井式重力储能技术，构建超重载运输系统、研制国内首台高效重力发电机组、自主开发仿真平台、研发多机协同控制系统等，形成了重力储能模块化工程方案。
2022年，华北院先后成立重力储能研究中心、重力储能公司，重点攻克系统集成、核心技术研究、关键设备研究、实验室建设四大方向，针对重力储能存在装卸时间差、单机无法连续运行问题，对多机协调运行控制系统、系统集成等开展重点研究工作。

4、国家电投滑轮组重力储能国家电投研究院推出了基于滑轮组的兆瓦级重力储能解决方案。
滑轮组重力储能，利用重物单元的高度差，通过滑轮组和机电设备实现电力的存储与释放。在整个电能存储与转换的过程中，所利用的机电设备选择具有较大转动惯量的同步发电机/同步电动机组，可以为电网提供系统惯量支撑。

滑轮组重力储能系统原理及模型图图源：国家电投研究院
该滑轮组重力储能方案，采用模块化的设计，可扩展实现兆瓦至百兆瓦级系统容量，根据系统规模，可实现2h~12h+的储能时长；滑轮组重力储能技术的重物块具备联锁同步充放电能力，可以秒钟级全功率输出响应；与抽水蓄能一样，重力储能利用具有转轴的同步发电机来实现能量转换，可为电力系统提供大量的惯性响应，提升系统的频率和抗扰动能力，为系统重建功率平衡争取时间，适应新型电力系统。
----重力储能，是一种具有综合比较优势的新型储能，其长时、大容量、经济性优、具构网特性等优势，可匹配 “沙戈荒”大基地可再生能源的大规模消纳应用场景，具备大规模应用潜力。
目前重力储能在国外整体上处于前期理论研究向商业化应用转化阶段，国内已有即将完工的重力储能项目，但尚未进入商业化运行。作为一种新型储能技术，重力储能在规模与性能提升、成本下降、商业化推进、标准化建立、产业链体系建设等方面还有待行业各方一起发力。