机械储能行业ESG白皮书总结
第一章 机械储能概览
储能技术及机械储能
机械储能是利用物理方法将能量以机械能形式储存，并在需要时转化为电能或其他形式释放的技术。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。抽水蓄能是目前全球装机容量最大的储能方式，约占所有储能方式的69%。其他机械储能方式如压缩空气储能、飞轮储能等也处于快速发展阶段。
机械储能的价值链
机械储能的价值链包括上游的设备供应、中游的电站建设和电站运营，以及下游的电网系统。
- 上游：设备供应 主要集中于关键设备的制造，如水泵、水轮机、压缩机、透平膨胀机、飞轮本体等。
- 中游：电站建设、电站运营 是实现储能技术应用的核心环节，涵盖项目规划设计、设备采购与集成、施工和管理、系统调试与验收、电站运营等。
- 下游：电网系统 应用场景可分为发电侧储能、输配电侧储能和用户侧储能三大场景。
机械储能行业的规模
2023年，全球储能累计装机功率约289GW，其中抽水蓄能累计装机量198GW，占比69%；新型储能（电化学储能、压缩空气储能、飞轮储能等）累计装机量91GW，占比31%。2023年全球储能新增装机量约52GW，其中新型储能新增装机量约46GW，占比88%；抽水蓄能新增装机量约6GW，占比约12%。在新型储能中，锂离子电池占比为92.7%，压缩空气储能占比为1.4%，飞轮储能占比为0.4%。
机械储能行业的发展趋势
- 技术创新持续推进：抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等技术都在不断优化和改进，以提高效率和降低成本。
- 规模呈扩大态势：机械储能项目规模日益增长，大型抽水蓄能电站持续建设，压缩空气储能和飞轮储能也朝着大容量、高功率方向迈进。
- 机械储能与其他储能技术融合：机械储能与电化学储能等技术的融合，形成混合储能系统，可以充分发挥各自优势，提升储能系统整体性能与灵活性。
机械储能的ESG核心议题
- 生态保护和资源利用效率提升：在项目规划和建设过程中，应充分考虑对生态环境的影响，采取生态修复措施，保护生物多样性，合理评估水资源利用。
- 关注社区友好和社区接受度提升：大型机械储能项目的建设可能对当地社区产生一定影响，需要妥善处理移民安置问题，积极与社区沟通，确保项目得到社区支持。
- 可持续供应商：优先选择具有环保认证的设备供应商，降低碳排放和能源消耗，建立完善的材料回收体系，提高材料的回收利用率。
- 研发及创新：储能企业必须不断通过创新提升能源效率、降低成本，使技术更具可持续性。
第二章 抽水蓄能
抽水蓄能的基本情况
抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能将水从低处抽到高处的水库中储存，在电力负荷高峰期再放水发电。抽水蓄能技术成熟、使用经济、运行环保，是技术成熟、使用经济、运行环保的大规模优质储能装置。
抽水蓄能的价值链
抽水蓄能产业链中游是整个抽水蓄能项目的核心部分，主要涉及电站的规划设计、建设施工，以及电站的运营管理。
抽水蓄能的关键技术
- 水泵和涡轮机设计：设计和制造过程中存在材料消耗大、能耗高等问题，需要优化设计和采用先进材料，提高效率。
- 上水库和下水库：设计和建设是抽水蓄能系统的基础设施，对环境和社会影响深远，需要考虑生态影响、容量、地形、水资源管理等因素。
- 输水系统：连接上下水库的管道或渠道，负责将水从上水库输送到下水库，或从下水库输送到发电站，需要考虑材料、防渗、维护等因素。
抽水蓄能的发展情况
中国抽水蓄能发展比较成熟，已形成较完善的价值链。EPC模式（设计-采购-施工总承包模式）已经成为国内抽水蓄能建设的主流。中国在抽水蓄能领域发展迅猛，技术稳步向前推进，成本逐步下滑，市场蕴含着巨大潜力。
南网储能的抽水蓄能
南网储能作为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，在能源领域的影响力不断拓展。南网储能的抽水蓄能电站绿色施工管理评价标准，对提升抽水蓄能电站建设期间的环境保护与水土保持管理水平意义重大。南网储能公司积极落实国家“1+N”政策体系，推动绿色低碳发展，减少碳排放。公司坚持走绿色低碳发展道路，将绿色发展理念融入企业战略，通过建设抽水蓄能电站，不仅提供了清洁的电力资源，还通过推动“新电气化”进程，促进了能源消费方式的变革。
第三章 压缩空气储能
压缩空气储能的基本情况
压缩空气储能是利用电能将空气压缩并储存，在需要时释放高压空气推动透平机发电的储能方式。这种技术具有规模大、寿命长、成本低、环保无污染等优点，被视为最具发展潜力的大规模储能技术之一。
压缩空气储能的价值链
压缩空气储能上下游产业链成熟。上游包括空气压缩机、透平膨胀机、储气罐、换热器等；中游层面目前国内压缩空气储能的技术积累与项目建设已做到全球领先；下游环节，压缩空气储能电站接入电网系统，服务于工业用电、商业用电、居民用电等部门，起到调峰、填谷、调频、调相、储能、事故备用等关键作用。
压缩空气储能的关键技术
- 储气装置：按空气在压缩、膨胀过程中热量的管理方式及空气的储存状态，压缩空气储能分为传统与新型两大技术路线。
- 传统压缩空气技术：补燃式系统，成熟度高，但使用化石能源，不符合现阶段绿色低碳转型的方向。
- 新型压缩空气储能：包括绝热压缩空气储能、蓄热式压缩空气储能、等温式压缩空气储能、液态空气储能、超临界压缩空气储能和先进压缩空气储能等。
压缩空气储能的发展情况
压缩空气储能市场规模正在全球范围内扩大，特别是在中国、美国和欧洲等对可再生能源整合需求较高的地区。2023年底，国家能源局公示新一批新型储能试点示范项目，共有56个项目列入，该名单包含了压缩空气储能项目，成为最亮眼的新型储能技术路线。
第四章 飞轮储能
飞轮储能的基本情况
飞轮储能是一种先进的储能技术，基本原理是将电能转化为飞轮的机械动能进行储存，并在需要时再将机械动能转化为电能释放。飞轮储能具有充放电速度快、功率密度高、充放效率高、寿命长、无污染、维护成本低、可模块化等优点，但自放电率高，相对能量密度低，一般只能维持几秒到几分钟的放电。
飞轮储能的价值链
飞轮储能系统基于电动/发电互逆式双向电机，实现电能与高速旋转飞轮的机械动能之间的相互转换与储存。飞轮储能系统主要的组成部分包括：飞轮转子、真空室、磁悬浮轴承、电力转换器和电动机/电机等。
飞轮储能的发展情况
国内飞轮储能行业虽然起步较晚，但发展迅速，特别是在国家政策的鼓励和支持下，越来越多的企业开始投入到飞轮储能技术的研发和应用中。随着技术的成熟和成本的降低，预计飞轮储能将在未来的能源存储市场中扮演更加重要的角色。
第五章 重力储能
重力储能系统利用电能将重物（例如大型混凝土块或岩石）提升到高处。当电力需求增加时，重物在重力作用下下落，通过机械传动系统驱动发电机产生电力。
重力储能系统利用电能将重物（例如大型混凝土块或岩石）提升到高处。当电力需求增加时，重物在重力作用下下落，通过机械传动系统驱动发电机产生电力。
重力储能技术逐渐成为一种重要的能源储备方式，特别是在中国，重力储能的部署正在迅速扩展。以 Energy Vault 为代表的企业通过与中国本地公司合作，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地形和资源条件，并利用本地材料构建储能设施，从而降低成本和环境影响。
结论
机械储能行业作为新兴且极具战略意义的领域，正日益成为各方瞩目的焦点。本白皮书全面、系统地剖析了机械储能行业的ESG全貌，从行业规模与发展趋势，到不同类型机械储能技术的详细介绍，再到ESG核心议题的深入探讨，为行业各方点亮前行灯塔，共筑机械储能ESG新生态，引领绿色未来新征程。
