上世紀90年代末以來，美國電力行業在減少溫室氣體排放方面開始面臨越來越大的壓力。在各種稅收激勵和更加低成本的刺激下，可再生能源發電已經將注意力轉移到儲能上，以確保不穩定的風能和太陽能提供更加可靠的服務。

在這一領域，鋰離子電池目前占據主導地位。但有人認為，從規模上看，它的經濟效率還不足以完全支持所有進入電網的可再生能源的數量，那就需要有其他選擇，其中以大規模應用的重力儲能和氫氣儲能為主。

尋求儲能替代品

自19世紀90年代以來，抽水蓄能一直是大型儲能的主要選擇，到2017年底，美國已經安裝了大約22GW的抽水蓄能。而在抽水蓄能之后，壓縮空氣儲能(CAES)是批量管理電力的選擇之一。

但上述這兩種方法都是資本密集型的，且受到地理位置的限制。為了滿足人們對可靠、廣泛可用、價格低廉的小型儲能設備日益增長的需求，電池成為電力生產商的首選。大型鋰離子電池系統一直是電化學儲能的首選，但今年4月亞利桑那州一座2MW的鋰離子電池儲能設施發生爆炸，凸顯了該技術的防火安全問題，也加速了行業內對于儲能安全標準的重視。另外，一些開發者也正在尋找其他替代性的儲能系統。

重力儲能

除電化學電池外，還有大量的儲能系統，包括熱能、動能和重力勢能等。2018年11月，瑞士的Energy Vault公司推出了重力系統，這是儲能市場的最新進入者之一。

該系統由一臺安裝在90-140米高的格狀鋼塔上的二至六臂起重機組成。起重機的工作原理與抽水蓄能系統相同，它將35公噸的混凝土吊入塔周圍的堆垛中，為系統充電。該系統可以在幾毫秒內響應電力需求的波動或電網運營商需要的其他支持。和抽水蓄能一樣，該系統也能提供長期的能量儲存。該系統使可再生能源一天24小時提供基本負載，且電力的成本低于化石燃料。

一家名為北美先進鐵路儲能(ARES)的公司，旨在提供先進的鐵路儲能。該公司正在生產兩種重力系統——火車線和山脊線系統。

ARES正在內華達州的一個縣里開發一個50MW的火車線穿梭系統，使用分布式電力機車可以平均7%的坡度運行5.5英里。6列火車中，每列火車由2個火車頭和7節重達1550噸的車廂組成。火車運行時，利用第三根軌道從電網中獲取電力，驅動電機向上運行。在返回時，再生制動系統產生電力，電機成為發電機，通過第三軌道將電力放回。該公司的目標是，到2020年底，能夠完成建設，即該計劃最終將使高鐵由可再生能源驅動。

山脊線系統的運作方式與火車線路相同，但中央電力拉車和電纜的坡度更陡，預計最遲在2021年第一季度完成山脊線的開發。

根據最近發表在學術期刊《能源》上的一項研究，利用山脈發電可能是一種比鋰離子電池續航時間更長，電力規模更大的可行方法，該方法對微電網、島嶼和電力成本高的地區具有經濟吸引力。

除此之外，研究人員還在探索其他基于重力儲能的研究。

氫氣儲能

也許重力儲能并不為大眾所知，但氫氣儲能在很多國家已經有所發展。去年5月，三菱日立電力公司(簡稱MHPS)和合作伙伴Magnum Development公司宣布了他們所謂的世界上最大的可再生能源儲能系統——先進清潔能源儲能(ACES)項目，該項目將利用可再生氫開發1000MW的100%清潔能源儲能。

ACES項目將部署四種清潔能源：可再生氫、壓縮空氣儲能(CAES)、大規模液流電池和固體燃料電池。MHPS美洲公司總裁兼首席執行官保羅·布朗寧說:“我們正在部署的技術可從幾秒到幾個季度，按時間尺度儲存電能。”

該項目將部署在Magnum Development公司所擁有的鹽丘所在地——猶他州中部。Magnum公司目前經營著5個用于液體燃料儲存的鹽穴，同時正在開發ACES項目和可再生氫項目。MHPS公司的高級主管麥克·麥克馬納斯（Mike McManus）說，對于ACES項目，MHPS將“利用可變的、可再生的資源制造氫”。

麥克馬納斯解釋道，氫是長期儲存能量的絕佳介質，它不會隨著時間的推移而降解，就像電池一樣可以讓它靜置。我們可以利用太陽能和水電解，從而分離氧和氫，然后把氫氣以純凈的形式儲存在有壓力的洞穴里，當需要它的時候把它拿出來，在燃氣輪機或燃料電池里使用。還可以將氫氣與天然氣混合，以減少天然氣的碳足跡。

在儲能市場上，氫氣和重力儲能這兩支新銳部隊正在整裝待發，預計未來儲能市場將更加繁榮。