固体重物重力储能产业发展观察报告

固体重物重力储能产业发展观察报告 序言序言 能源转型正以前所未有的速度重塑全球经济发展格局。当前，以新能源为主体的新型电力系统建设正在加快推进，风电、光伏等可再生能源装机规模持续增长，能源生产和消费方式不断发生深刻变化。与此同时，新能源发电的波动性和间歇性也使电力系统对于灵活调节能力提出了更高要求，储能作为支撑能源转型的重要基础设施，正在从新能源发展的“配套环节”逐步成为推动能源体系变革的“关键支柱”。 近年来，全球储能产业进入快速发展阶段。从锂离子电池、抽水蓄能到压缩空气储能、液流电池等多元技术路线，各类储能技术不断突破创新，应用场景持续拓展，产业生态日趋完善。随着新能源占比不断提升，市场对于储能技术的关注也逐渐从短时调节向长时储能延伸。能够实现更长时间尺度、更大容量、更高安全性的储能技术，正在成为全球能源产业创新布局的重要方向。重力储能正是在这一背景下受到越来越多关注的新兴技术路径。作为长时储能的重要组成部分，重力储能依托成熟的机械系统和重力势能转换原理，在系统安全性、循环寿命、环境友好性以及规模化应用等方面展现出独特优势。近年来，随着关键技术不断突破、工程示范项目逐步落地以及产业资本持续投入，重力储能正由技术探索阶段迈向产业化发展的关键时期。与此同时，其商业模式、产业链协同、工程建设能力以及市场机制仍处于不断完善过程中，也为产业各方带来了新的机遇与挑战。 从毕马威长期服务全球能源行业的实践来看，每一次能源技术的重大突破，都离不开技术创新、产业协同、资本投入和政策环境的共同推动。储能产业的发展亦是如此。未来，决定一种技术能否真正实现规模化发展的，不仅是技术本身的先进性，更取决于其是否能够形成可持续的商业模式、完善的产业生态以及具有竞争力的全生命周期经济性。因此，在关注技术创新的同时，更需要从产业链协同、商业模式创新、市场机制建设、投融资体系以及国际发展趋势等多个维度，全面审视重力储能的发展路径。 中国作为全球新能源产业发展的重要参与者，在装备制造、工程建设、产业配套及应用市场等方面具备良好的产业基础，也有望在重力储能技术创新和产业化发展过程中发挥更加重要的作用。如何把握产业发展窗口期，推动技术优势向产业优势和市场优势转化，将成为未来行业发展的重要课题。面对能源革命带来的时代机遇，重力储能的发展仍任重而道远。相信在技术持续突破、产业不断成熟、政策环境逐步完善以及市场需求不断释放的共同驱动下，重力储能将在未来能源体系中发挥更加重要的作用，并成为推动全球能源绿色低碳转型的重要力量。 蔡忠铨 毕马威中国董事毕马威亚太区及中国能源及天然资源行业主管合伙人 序言 当前，全球能源体系正处于由传统化石能源主导向绿色低碳、多元协同方向转型的重要阶段。随着全球范围内“双碳”目标持续推进以及新能源技术快速发展，以风电、光伏为代表的可再生能源正在成为未来能源供应体系的重要组成部分。然而，与传统能源相比，新能源发电具有明显的随机性、波动性和间歇性特征，大规模新能源并网对电力系统的灵活调节能力、运行稳定性以及能源供需平衡能力提出了新的挑战。如何通过先进储能技术提升新能源利用效率、保障电力系统安全稳定运行，已经成为构建新型电力系统过程中亟需解决的重要课题。 储能技术作为连接能源生产与消费的重要支撑环节，是推动能源转型和构建新型电力系统的关键技术之一。从技术发展趋势来看，长时储能是支撑高比例新能源接入的重要技术方向之一。相较于主要用于小时级以内调节的短时储能技术，长时储能能够实现更长周期的能量储存与释放，在平衡新能源出力波动、提高系统韧性以及支撑能源跨时空调配方面具有独特价值。目前，包括抽水蓄能、压缩空气储能、液流电池储能以及重力储能在内的多种技术路线均在不断探索和发展，共同推动形成多元化的新型储能技术体系。 重力储能作为一种具有代表性的长时储能技术路线，其基本原理是利用储能介质在重力场中的位置变化实现电能与势能之间的转换。在储能过程中，通过电能驱动提升储能介质，将电能转化为重力势能；在释能过程中，通过储能介质下降释放势能，实现电能回馈。该技术路线具有理论寿命长、循环次数高、安全性较好、环境影响相对较低等特点，在大规模、长周期储能应用场景中具备一定的发展潜力。 作为能源技术体系的重要组成部分，重力储能的发展并非替代其他储能技术，而是在不同应用场景下与抽水蓄能、电化学储能、压缩空气储能等技术形成互补协同，共同满足未来能源系统对于安全性、经济性和灵活性的综合需求。随着新能源产业持续发展、电力市场机制不断完善以及储能应用场景不断拓展，重力储能有望在未来新型电力系统建设过程中发挥更加重要的作用。重力储能作为长时储能领域的重要探索方向，承载着推动能源技术创新、促进新能源高质量发展的重要使命。相信随着技术不断成熟、产业链持续完善以及应用实践不断深入，重力储能将在未来能源体系建设中释放更大的应用价值，为构建清洁低碳、安全高效、韧性可靠的新型能源体系提供重要支撑。 肖曦 清华大学教授，博士生导师主要研究方向为电机系统与电力储能技术 研究背景与报告定位 在新能源高比例并网和跨时段平衡需求上升的双重驱动下，长时储能正在从技术研讨阶段加速进入工程化部署周期。作为物理储能的重要细分技术路线，固体重力储能已形成成熟的塔式工程方案，矿山/竖井式方案进入工程验证阶段，轨道式、山体高差利用方案亦在国内同步推进示范落地与商业化验证。 本报告将重力储能置于具体产业应用场景中开展系统性研究。重力储能的行业价值不仅体现为电能和重力势能的双向转换效率，更在于对垂直落差空间、矿山竖井资源的复用价值。工程构筑物与大宗固体废弃物可纳入项目系统设计，使大量长期闲置且治理成本高企的存量资源，具备转化为长时储能基础设施的可行性。 上述价值逻辑在中国市场具备扎实的现实基础：其一，资源型省份留存大量废弃矿山和废弃竖井，存量空间与重力储能所需的高差条件天然适配。其二，算力基础设施对连续供电可靠性与绿色用能比例提出的要求持续升级，长时储能正在成为高可靠用能场景的重要配置。其三，固体废弃物资源化则进一步扩展了重物的材料来源，使重力储能能够与区域治理的需求形成更紧密的项目联系。 核心判断与研究结论摘要 判断一，长时储能已经成为新型电力系统的重要调节资源，重力储能是其中值得重点观察的物理储能路线。国际层面，美国能源部将长时储能界定为额定功率持续运行10小时以上，使用寿命在15至20年的储能系统。国际长时储能委员会提出了8至24小时的长时储能以及24小时以上储能技术两类口径。中国2025年底新型储能累计装机达到144.7GW，4小时及以上项目占比提升至27.6%，平均时长持续上移。根据中关村储能产业技术联盟的定义，长时储能明确已包括重力储能技术。 判断二，重力储能的核心价值正在从储电功能延伸到存量资产再利用。行业内常见方案包括塔式和竖井式，也包括轨道式与山体高差利用路径。其性能首先取决于落差和重物质量，传动效率也需要结合控制策略与场地条件观察。相较于部分电化学储能路线，重力储能更接近基础设施型资产，适合在具备高差资源的区域形成项目机会，前提是长期调节需求能够与工程复用条件结合。 判断三，废弃矿山和矿井竖井为重力储能提供了具有辨识度的应用入口。矿区遗留空间既是治理对象，也可能成为长时储能系统的建设基础。通过利用矿坑高差及竖井空间，并衔接周边电力设施，重力储能有机会把矿业存量空间转化为可调度的能源基础设施。相关需求量将在后续章节按项目数量及可利用比例进行测算，并结合单项目配置形成结果。 判断四，AIDC算力中心将放大长时储能在高可靠用能场景中的价值。数据中心负荷需要连续运行，功率密度较高，对停电的容忍度较低。IEA在2026年发布的研究中指出，2025年全球数据中心用电需求增长17%，AI相关数据中心增长更快。在此背景下，重力储能可作为园区级长时调节设施参与绿电消纳与峰谷管理，也可增强备用供能能力。 判断五，固体废弃物资源化可能成为重力储能区别于其他长时储能路线的重要变量。国务院印发的《固体废物综合治理行动计划》提出，到2030年，大宗固体废弃物年综合利用量达到45亿吨，主要再生资源年循环利用量达到5.1亿吨。重力储能可将建筑固废及尾矿废料纳入重物材料来源讨论，退役装备材料也可在具备条件时参与评估，使固废治理与长时储能建设形成更紧密的项目联系。 判断六，中国已成为重力储能最活跃的市场之一。国家能源局2024年第1号公告将56个项目列为新型储能试点示范项目，其中包括两个重力储能项目。公开信息显示，中国天楹如东100MWh项目已经完成首套充放电单元测试并实现核心技术100%国产化，北京石岱重储嘉兴项目已经实现国内首套重力储能成套装备的并网。上述项目说明，中国重力储能正在从工程示范走向商业验证。 判断七：重力储能的产业参与窗口正逐步清晰，相关政策议题持续增多，地方项目征集与企业研究课题不断涌现。目前重力储能已纳入新型储能项目范畴，同时进入矿山资源再利用与绿色基础设施的相关议题讨论。随着装备并网验证经验逐步积累，场景储备与产业协同也在稳步推进。具备工程能力、场地资源，同时拥有技术积累与长期资本支持的市场主体，可结合自身资源禀赋与业务布局，进一步评估参与重力储能产业化的切入路径。 卷首语开启长时储能规模化发展新阶段 01长时储能进入产业视野 全球电力系统正在进入以风电、光伏、储能和数字调度协同运行的新阶段。随着可再生能源占比上升，电力系统灵活性需求持续增加，长时储能和跨区域交易将成为高比例可再生电力系统的重要支撑。中国也在加快新型电力系统建设，围绕新能源消纳、顶峰保供和系统安全稳定运行，对储能的时长、调度和容量支撑提出了更高要求。 中国储能装机结构的一个清晰变化，是平均时长持续上移。CNESA统计显示，新型储能累计装机的平均时长在2021-2025年呈缓慢上升趋势，由2.11小时逐步增至2.58小时，预计至2030年将达到3.47小时。2025年底，4小时及以上项目占比提升至27.6%。这意味着市场需求正在从频率调节和日内削峰，逐步延伸到跨晚峰供电、跨日能量搬移、容量支撑和高可靠备电场景，为长时储能技术打开产业化窗口，储能正从辅助调节资源向电力系统基础环节加速跃升。 02新型长时储能技术谱系 从系统功能看，新型长时储能覆盖电网灵活性、容量充裕性、远端新能源消纳和用户侧高可靠用能等多类需求，是高比例新型电力系统走向灵活调取和稳定供应的关键支撑。随着风电、光伏装机持续提升，电力系统对跨时段调节、晚高峰支撑、备用容量和极端天气下连续供能的需求同步增加，储能技术也从短时调频和日内削峰，逐步向4小时、6小时、8小时及更长时长场景延伸。 从技术谱系看，新型长时储能由压缩空气储能、液流电池、热储能、氢储能和重力储能等多种技术共同构成。不同技术路线在储能时长、响应速度、站址条件、系统效率、工程建设周期和成本结构上存在差异，共同服务于新型电力系统对长时间调节资源的需求。美国能源局以10小时及以上界定长时储能，国际长时储能委员会采用8小时及以上口径，国内行业研究普遍将4小时及以上作为长时储能核心观察维度。本文聚焦固体重物重力储能，即通过提升和释放重物完成电能与势能转换的机械储能系统，并将6小时及以上范围作为重力储能的核心服务市场。 作为机械式长时储能的代表路线，重力储能介质性能稳定，系统属性更贴近基础设施类资产，适配山体高差、矿井竖井、工业园区与新能源基地等多元场景。随着长时储能需求扩容，其研究价值逐步从技术原理讨论转向项目落地、工程组织和场景适配。后续章节将围绕技术原理、系统形态、应用场景和产业化进展展开系统分析。 目录 有落差的地方，就有重力储能 中国与全球长时储能市场潜力及重力储能空间测算 产业化推进与生态共建路径 结语：让落差成为新型电力系统的一部分 01 重力储能进入规模化应用窗口 1.1新型电力系统亟需更长时间尺度的调节能力 全球能源转型深化背景下，电力系统对灵活性资源的需求已从短时补充转向长时支撑。我国新型电力系统建设进程中，新能源消纳、顶