1.2.1 機械儲能

機械儲能主要是指抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等，主要應用于調峰、調頻、系統備用場合，適合大規模儲能場景，但部分機械儲能在工程實踐中往往受到地理地質資源的限制。

1.2.1.1 抽水蓄能

抽水蓄能是目前技術最為成熟的儲能技術。抽水蓄能電站通常由上水庫、下水庫和輸水發電系統組成，上下水庫之間存在一定的落差。電站利用電力負荷低谷時系統難以消耗的電能把下水庫的水抽到上水庫內，以水力勢能的形式蓄能；在系統負荷高峰時段，再從上水庫放水至下水庫進行發電，將水力勢能轉換為需要的電能，為電網提供高峰電力。圖1-2為抽水蓄能電站工作原理。因此，抽水蓄能電站不是真正意義上的發電電源，而是電力系統的能量轉換器。在電力系統的負荷低谷，抽水蓄能電站可將電網的“低谷電能→電動機旋轉機械能→水泵抽水→水力勢能→水輪機旋轉機械能→發電機組發電→高峰電能”，在負荷高峰通過輸電線路發送至電網。在所有的儲能技術中，抽水蓄能技術額定功率最高（可達2000MW），作用時長最長（可達數十小時）。

近年來，抽水蓄能技術出現了一些新的類型和發展趨勢，包括海水抽水蓄能、分布式抽水蓄能等的出現，推動了技術的進一步提升。

1.2.1.2 壓縮空氣儲能

壓縮空氣儲能系統是基于燃氣輪機技術發展起來的一種能量存儲系統，工作原理如圖1-3所示?？諝饨泬嚎s機壓縮后，在燃燒室中利用燃料燃燒加熱升溫，然后高溫高壓燃氣進入透平膨脹做功。自1949年提出壓縮空氣儲能技術以來，圍繞提高效率和儲能密度，先后發展出傳統壓縮空氣儲能、先進絕熱壓縮空氣儲能、深冷液化及超臨界壓縮空氣儲能等技術類型。

近年來，國內外學者相繼提出了帶回熱的壓縮空氣儲能、液態壓縮空氣儲能和超臨界壓縮空氣儲能等多種新型壓縮空氣儲能技術，擺脫了對化石燃料和地下洞穴等資源條件的限制，不過目前基本還處于關鍵技術研究突破、實驗室樣機或小容量示范階段。

壓縮空氣儲能具有規模大、壽命長、運行維護費用低等優點。目前傳統使用天然氣并利用地下洞穴的壓縮空氣儲能技術已經比較成熟，但其應用需要特殊的地理條件和化石燃料。新型地上壓縮空氣儲能還存在效率偏低、響應速度慢、各設備和子系統協調控制復雜等問題。

壓縮空氣儲能的額定功率可以達到300MW，工作時長可達數十小時。近年來，以深冷液化壓縮空氣儲能等為代表的一些新技術推動了壓縮空氣儲能技術不斷發展，效率和技術經濟性進一步提升，但總體來說，技術尚處于起步階段。

1.2.1.3 飛輪儲能

飛輪儲能系統通過加速轉子（飛輪）至極高速度的方式，將能量以旋轉動能的形式存儲于系統中。當釋放能量時，根據能量守恒原理，飛輪的旋轉速度會降低；而向系統中存儲能量時，飛輪的旋轉速度則會相應地升高。飛輪儲能內部結構如圖1-4所示。

飛輪儲能具有功率密度高、使用壽命長和對環境友好等優點，其缺點主要是儲能密度低和自放電率較高，目前主要用于電能質量改善、不間斷電源等應用場合。飛輪儲能作為高功率儲能形式，適用于備用電源和電能質量調節方面，但目前技術還處于研發初期，系統成本較高。