能源革命中的物理储能技术
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飞轮储能
飞轮储能是利用电能和飞轮动能相互转化的能量存储形式，具有单机功率大、效率高、循环寿命长、响应速度快等优点，具体技术性能见表 4。该技术适用于调频、调峰、移动应急电源（EPS）和不间断电源（UPS）等领域。
国外发达国家已经出现了很多高性能的飞轮储能产品。美国进展最快：美国 Active Power 公司的 100—2000 kW UPS、Pentadyne 公司的 65—1000 kVA UPS、Beacon Power 公司的 25 MW Smart Energy Matrix、波音公司高温超导磁浮轴承的 100 kW／5 kWh 飞轮储能，以及 SatCon Technology 公司的 315—2200 kVA UPS 等产品已经应用于电力系统稳定控制、电力质量改善和电力调峰和风力发电全频调峰等领域。在高温超导飞轮储能系统的研制方面，美国波音、德国 ATZ 等公司处在世界前列，日本 ISTEC 和韩国 KEPRI 也进行了卓有成效的研究。我国飞轮储能处于关键技术突破阶段，与国外先进技术水平差距有 5—10 年，且多与其他储能方式配合使用 。
飞轮储能正朝着增加飞轮单机与单元储能容量、增加功率、提高效率的方向发展，其关键技术包括先进复合材料飞轮技术、高速高效电机技术、磁悬浮轴承技术、飞轮阵列技术等。
超导储能
超导储能系统是目前唯一能将电能直接存储为电流的储能系统，具有响应速度快、效率高，以及有功和无功输出、可灵活控制等优点，表 5 为超导储能技术特征，主要应用于提高电网的电能质量领域。
自 1969 年法国 Ferrier 提出超导储能以来，只有美国等少数国家开发出商业性产品，日本、德国等国家开发出原理样机。美国已有 6 台 3 MJ／8 MVA 小型超导储能系统成功地安装在威斯康星州公用电力的北方环型输电网。德国公司 ACCEL Instrument GmbHh 和 EUS GmbH 联合开发了 2 MJ 超导磁体用于实验室的 UPS 系统。日本 Chubu Electric Power 公司和国家能源开发组织启动了一项 10 MW／19 MJ 超导储能装置研发项目。
我国较早地开展了超导储能的基础理论和关键技术研究，并取得了显著成果。中国科学院电工研究所于 2008 年完成 1 MJ／0．5 MVA 高温超导储能系统的研制，并在甘肃白银实施了世界首座超导变电站限流－储能示范工程，其具有目前世界上最大的高温超导磁体，这标志着我国超导技术基本达到国际先进水平，并在国际率先实现完整超导变电站系统的运行。
中、大功率（1—10 MW／10—50 MJ 级）是超导储能系统的研发方向，其关键技术包括超导材料技术、低温制冷技术、超导限流技术、功率变换调节技术和系统动态监控技术等。
物理储热
根据储热形式，物理储热可分为显热储热和潜热储热技术。其中，显热储热技术储能密度低、体积大、温度输出波动大、成本低、装置结构简单、技术成熟，已有商业化产品；潜热储热技术具有储能密度高、体积小、温度输出平稳等优点，但循环寿命有待提升，正处于低温、小规模示范应用阶段，是目前的研究热点。表 6 为物理储热技术特征，可广泛应用于能源网络的“削峰填谷”、风电储存利用、太阳能热发电、工业余热利用、交通运输过程中的温度自调控、建筑物温度自调节、电厂余热回收及微型和智能电网等领域。
显热储热材料可分为低温、中温和中高温储热材料。水的比热大，主要用于低温储热；导热油、硝酸盐的沸点比较高，常用于中温储热；镁砖、混凝土、熔融盐等是主要的中高温储热材料；高温混凝土已应用在太阳能热发电等领域。2013 年，美国阿肯色大学开发出可耐 500oC 的中高温新型混凝土；同年，国家电网公司在北京建成首个采用镁砖为蓄热材料的集中电采暖试点示范项目，工作温度范围 150oC—500oC。
潜热储热材料可分为常低温、中温和中高温相变材料。常低温相变材料主要包括聚乙二醇、石蜡和脂肪酸等有机物及无机水合盐，中温相变材料主要包括硝酸盐等无机盐和有机糖醇等有机材料，中高温相变材料主要包括氟化物、氯化物和盐酸盐等无机盐、金属和合金等。德国 ZAE 公司采用沸石为相变储热材料，建成 4 MWh 移动储热供热装置。江苏启能新能源材料有限公司采用相变温度为 95oC 的水合盐相变储热技术实现供暖，储热容量为 12 MWh。新疆阿勒泰市风电清洁供暖示范项目采用南京金合能源材料有限公司的相变储热砖，储热密度超过 835 kJ／kg 和 1680 MJ／m3。综上，相变储热技术具有储能密度高、体积小、温度输出平稳等优点，但循环寿命有待提升，随着国内电能替代的发展需要，目前已经成为研究热点。