中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在“雙碳”目標(biāo)縱深推進(jìn)與煤炭行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段，煤礦正從傳統(tǒng)能源生產(chǎn)基地向綜合能源服務(wù)載體跨越。
而重力儲(chǔ)能技術(shù)的興起與煤礦場景的天然適配性，不僅破解了廢棄礦井資源化利用的行業(yè)難題，還將拓展重力儲(chǔ)能在中國市場的場景應(yīng)用。
重磅文件打開重力儲(chǔ)能落地空間
近日，國家能源局下發(fā)《關(guān)于推進(jìn)煤炭與新能源融合發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出，依托煤炭礦區(qū)資源要素大力發(fā)展新能源，有序?qū)嵤┑V區(qū)清潔能源替代，到“十五五”末，煤炭礦區(qū)光伏風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式基本成熟，建設(shè)一批清潔低碳礦區(qū)。
其中，文件強(qiáng)調(diào)，積極開展煤炭與新能源融合發(fā)展基礎(chǔ)理論研究，加強(qiáng)煤炭與新能源耦合發(fā)電、礦井空間儲(chǔ)能系統(tǒng)集成、新能源制氫與煤轉(zhuǎn)化耦合等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，加大供熱煤電機(jī)組與新能源耦合降碳增效、利用廢棄礦井空間實(shí)施重力儲(chǔ)能等技術(shù)路徑的探索實(shí)踐。
政策的發(fā)布將為這個(gè)在我國尚處于發(fā)展初期的長時(shí)儲(chǔ)能賽道“潛力股”提供不可復(fù)制的落地機(jī)遇。
重力儲(chǔ)能是一種借助山體、地下豎井、人工構(gòu)筑物等結(jié)構(gòu)，利用重力勢能來儲(chǔ)存和釋放能量的技術(shù)，通常通過提升和下降重物來實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)和釋放。
該項(xiàng)儲(chǔ)能技術(shù)具備經(jīng)濟(jì)性優(yōu)、安全、環(huán)保、長時(shí)、響應(yīng)速度快等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，可以在清潔能源大基地、電網(wǎng)側(cè)調(diào)頻、分布式儲(chǔ)能、工商業(yè)儲(chǔ)能、退役火電機(jī)組替代、風(fēng)光儲(chǔ)氫一體化、尾礦綜合治理等諸多場景中應(yīng)用。
目前，重力儲(chǔ)能主要分為塔式重力儲(chǔ)能、斜坡式重力儲(chǔ)能、豎井式重力儲(chǔ)能以及活塞式重力儲(chǔ)能。
煤礦場景稟賦獨(dú)特，開采過程中形成的廢棄礦井、地下巷道、采煤沉陷區(qū)等空間資源，恰好契合重力儲(chǔ)能對“垂直深度”或“自然高差”的核心需求 。
地下礦井深度可達(dá)數(shù)百米甚至上千米，地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且支護(hù)完善，無需額外開挖即可改造為儲(chǔ)能腔體；采煤沉陷區(qū)的自然地形落差，可直接部署斜坡式或Z 型重力儲(chǔ)能系統(tǒng)，大幅降低項(xiàng)目建設(shè)成本。
煤礦周邊往往配套有高壓輸電線路、工業(yè)廠房等基礎(chǔ)設(shè)施，且多位于風(fēng)光資源富集區(qū)，為重力儲(chǔ)能與可再生能源的協(xié)同運(yùn)行提供了便利條件。
更具價(jià)值的是，重力儲(chǔ)能可利用煤矸石等工業(yè)固廢作為儲(chǔ)能介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)“廢物再用”，讓煤礦的“負(fù)資產(chǎn)” 轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)能項(xiàng)目的“核心優(yōu)勢”，形成資源循環(huán)利用的閉環(huán)。
除此之外，重力儲(chǔ)能項(xiàng)目的建設(shè)與運(yùn)營，將帶動(dòng)礦山改造、機(jī)械制造、智能控制等上下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，緩解區(qū)域轉(zhuǎn)型壓力。
同時(shí)，重力儲(chǔ)能項(xiàng)目可盤活煤礦閑置資產(chǎn)，讓廢棄礦井、沉陷區(qū)等 “沉睡資源” 轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，為地方帶來持續(xù)稅收與產(chǎn)業(yè)活力。
圖為中國天楹江蘇如東100MWh重力儲(chǔ)能項(xiàng)目
長時(shí)剛需下，重力儲(chǔ)能戰(zhàn)略地位凸顯
近年來，新能源裝機(jī)規(guī)模持續(xù)攀升，風(fēng)能、太陽能的間歇性、波動(dòng)性短板日益凸顯，電網(wǎng)對長時(shí)儲(chǔ)能的需求從“可選”升級(jí)為“剛需”。
作為長時(shí)儲(chǔ)能賽道的重要力量，重力儲(chǔ)能憑借技術(shù)特性與應(yīng)用優(yōu)勢，正打破傳統(tǒng)儲(chǔ)能格局，其戰(zhàn)略價(jià)值在能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中愈發(fā)凸顯。
政策端，對于重力儲(chǔ)能的支持方向愈發(fā)明確，涵蓋標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)示范等多個(gè)環(huán)節(jié)。
2023年4月，《碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》指出，儲(chǔ)能領(lǐng)域重點(diǎn)制修訂抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)，電化學(xué)、壓縮空氣、飛輪、重力、二氧化碳、熱（冷）、氫（氨）、超導(dǎo)等新型儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)，儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)安全管理與應(yīng)急處置標(biāo)準(zhǔn)。
2023年10月，國家能源局公布了第三批58個(gè)能源領(lǐng)域首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備（項(xiàng)目）名單，其中儲(chǔ)能領(lǐng)域8個(gè)入選，涉及固態(tài)電池、飛輪儲(chǔ)能、液流電池、壓縮空氣、重力儲(chǔ)能以及3S融合新型儲(chǔ)能系統(tǒng)、高壓級(jí)聯(lián)直掛式儲(chǔ)能系統(tǒng)。
2023年12月，國家發(fā)改委發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2024年本）》，新型電力系統(tǒng)技術(shù)及裝備包括電化學(xué)儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、氫（氨）儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能等各類新型儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用。
2024年3月，國家發(fā)改委關(guān)于印發(fā)《綠色低碳先進(jìn)技術(shù)示范項(xiàng)目清單（第一批）》的通知，國能宿州熱電有限公司實(shí)施的100MWh重力儲(chǔ)能示范項(xiàng)目納入其中。
2025年8月，《新型儲(chǔ)能規(guī)模化建設(shè)專項(xiàng)行動(dòng)方案（2025—2027年）》提出，到2027年新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到1.8億千瓦以上，推動(dòng)重力儲(chǔ)能等創(chuàng)新技術(shù)開展示范應(yīng)用
2025年10月，《關(guān)于推進(jìn)煤炭與新能源融合發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出，支持利用廢棄礦井空間實(shí)施重力儲(chǔ)能等技術(shù)路徑的探索實(shí)踐，推動(dòng)煤炭礦區(qū)與新能源融合發(fā)展，為重力儲(chǔ)能與傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)的協(xié)同提供了政策支持。
2025年11月，國務(wù)院新聞辦公室發(fā)布的白皮書強(qiáng)調(diào)，中國將推動(dòng)重力儲(chǔ)能等技術(shù)多元化應(yīng)用，作為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要舉措，體現(xiàn)了國家對重力儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略定位。
從應(yīng)用落地看，據(jù)CESA儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫不完全統(tǒng)計(jì)，2024年中，國內(nèi)共28個(gè)重力儲(chǔ)能項(xiàng)目，總規(guī)劃達(dá)7.856GWh，計(jì)劃總投資超200億元。
其中，新增備案項(xiàng)目15個(gè)，達(dá)1.128GWh，占比14.36%；簽約/擬建項(xiàng)目9個(gè)，達(dá)6.06GWh，占比77.14%；開工/在建項(xiàng)目4個(gè)，達(dá)668MWh，占比8.5%。
一個(gè)顯著的特點(diǎn)是，這28個(gè)項(xiàng)目中，容量百兆瓦時(shí)規(guī)模的共有17個(gè)，占比超過60%，國內(nèi)電力儲(chǔ)能領(lǐng)域代表企業(yè)中國天楹項(xiàng)目最多，共6個(gè)，規(guī)模超4.5GWh。
但也應(yīng)該看到，原本計(jì)劃于今年2024年年底并網(wǎng)的國內(nèi)首個(gè)重力儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用示范項(xiàng)目、全球首個(gè)百兆瓦級(jí)的重力儲(chǔ)能項(xiàng)目--中國天楹江蘇如東100MWh重力儲(chǔ)能項(xiàng)目仍未如期并網(wǎng)，也說明重力儲(chǔ)能在我國項(xiàng)目應(yīng)用多處于在建、擬建階段，應(yīng)用環(huán)節(jié)仍存在不想挑戰(zhàn)。
圖為Energy Vault 在瑞士現(xiàn)有的 5MW 示范項(xiàng)目。
國外加快實(shí)踐探索
對于廢棄煤礦礦井中的重力儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用探索，國外走在前列。
2023年2月，Gravity與捷克國有企業(yè)DIAMO簽署了一份MoU，其目的是將捷克一座退役的Darkov煤礦改造成一個(gè)4MW的重力儲(chǔ)能項(xiàng)目，據(jù)Gravity估計(jì)，該項(xiàng)目容量可能達(dá)到25MWh或更高，另外，在全球范圍內(nèi)，大約有14000座礦山適合開展重力儲(chǔ)能項(xiàng)目。
2024年9月，可持續(xù)儲(chǔ)能解決方案的領(lǐng)軍企業(yè)Energy Vault Holdings Inc.與意大利撒丁島自治區(qū)旗下的煤礦公司Carbosulcis S.p.A.攜手，計(jì)劃在撒丁島的一個(gè)500米深的煤礦部署一個(gè)100兆瓦的混合重力儲(chǔ)能系統(tǒng)。
這項(xiàng)混合儲(chǔ)能解決方案的核心是Energy Vault的EV0?重力技術(shù)，它通過新型水基模塊化抽水蓄能應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能技術(shù)的創(chuàng)新。該系統(tǒng)結(jié)合了長期建立的抽水蓄能技術(shù)與Energy Vault的重力儲(chǔ)能技術(shù)，充分利用了煤礦地下空間的特定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和深度，為煤礦的綠色轉(zhuǎn)型提供了全新路徑。
另外，在澳大利亞昆士蘭州，伊薩山銅礦正在規(guī)劃一個(gè)規(guī)模達(dá)2GWh的重力儲(chǔ)能項(xiàng)目。該礦計(jì)劃于2025年下半年關(guān)閉，而重力儲(chǔ)能項(xiàng)目可能為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)機(jī)遇。
在我國，盡管重力儲(chǔ)能尚未實(shí)現(xiàn)應(yīng)用落地，但國家能源局重磅文件將煤礦+儲(chǔ)能捆綁發(fā)展，或許為重力儲(chǔ)能在廢棄煤礦規(guī)?；瘧?yīng)用打開空間。
對于重力儲(chǔ)能未來面臨的發(fā)展問題，中國電力顧問工程集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院重力儲(chǔ)能公司副總工程師史沁鵬在去年8月召開的碳中和能源高峰論壇暨第四屆中國國際新型儲(chǔ)能技術(shù)及工程應(yīng)用大會(huì)與新型儲(chǔ)能技術(shù)青年科學(xué)家論壇上表示，規(guī)?；亓?chǔ)能電站最大的技術(shù)難點(diǎn)是能量密度和轉(zhuǎn)換效率低，另外，重力儲(chǔ)能是離散化的物理場景，和電力系統(tǒng)的大容量以及連續(xù)性的需求存在矛盾；作為一種機(jī)械系統(tǒng)，運(yùn)行本身具有不確定性，和電力系統(tǒng)要求的確定性是根本性的矛盾。
他表示，要解決上述矛盾，要針對不同的應(yīng)用場景，從0到1建立對應(yīng)關(guān)系聚焦對象，搭建效率、投資水平等關(guān)鍵指標(biāo)的模型，從而優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工藝程度和損耗等指標(biāo)。
另外，目前，重力儲(chǔ)能沒有相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈，要工程化落地的相關(guān)解決方案以及供應(yīng)鏈。
還有，在當(dāng)前沒有成型的設(shè)備和工程的情況下，為了降低研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，要?jiǎng)?chuàng)新一些新的設(shè)計(jì)手段，進(jìn)行仿真分析和虛擬調(diào)試，從而優(yōu)化技術(shù)方案，降低研發(fā)周期和研發(fā)成本。
對于未來重力儲(chǔ)能的發(fā)展方向，史沁鵬認(rèn)為，首先是進(jìn)行工程化、商業(yè)化的運(yùn)行示范；其次是要針對新型電力系統(tǒng)對長時(shí)儲(chǔ)能的高轉(zhuǎn)換效率，高經(jīng)濟(jì)性和構(gòu)網(wǎng)要求，在大單機(jī)容量、大能量通道密度、超大落差構(gòu)建路徑和超大型配套裝備，以及系統(tǒng)集成方面進(jìn)行一些研究。
