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重力储能是否会成为下一个风口?

作者:中国储能网新闻中心 来源:北极星储能网 发布时间:2022-07-11 浏览:

中国储能网讯:它真的来了!随着首个重力储能项目落户江苏,今年也成为我国重力储能落地的元年。一时间,包括国家电网在内的众多实力企业纷纷将关注目光投向这片待开发的处女地。究竟何为重力储能?相较其他储能技术有何优势?未来前景如何?

什么是重力储能?

重力储能是一种机械式储能,根据介质不同分为液体介质储能系统和固体介质储能系统。固体介质储能系统是基于高度落差,通过对储能介质进行升降来实现储能系统的充放电过程。升降主要借助山体、地下竖井、人工构筑物等,重物一般选择密度较高的金属、水泥、砂石等。液体介质储能系统主要采用电动发电机和水泵涡轮机进行势能和电能转换,一般通过水阀、电动发电机的电流等参数进行控制以实现充放电过程。

除了利用介质不同外,根据发电形式不同还可分为活塞式重力储能、悬挂式重力储能、混凝土砌块储能塔和山地重力储能。

重力储能的成长之路

作为一种全新的储能技术,重力储能在2019年之前还基本处于种理论构想阶段。国内外相继提出基于抽水蓄能、建筑高度差、山体落差、地下竖井等多种设想技术路线。瑞士Energy Vault公司(以下简称EV)率先整合多领域技术,在抽水蓄能的核心原理和技术之上,率先提出“混凝土块储能塔”解决方案。

2020年之后,重力储能开始冲破设想,很多公司投身储能技术设计和试验,主要包括如下几种设计方案:

其中EV公司和美国Gravity Power公司的重力储能项目落地迅速,2020年,EV公司位于印度的全球首个35MWh重力储能项目实现并网。旗下Atlas Renewable公司在今年1月获得了技术授权,与中国天楹、苏中集团在我国江苏如东开展100MWh重力储能及设备制造项目。同时EV与DG Fuels在美国路易斯安那州合作的500MWh重力储能项目计划在今年开始建设。美国Gravity Power公司在欧洲计划建设的首个重力储能项目也进入选址期。

重力储能的优势在哪里?

随着重力储能突破重围走向实际建设阶段,很多人不禁疑问,与其它储能方式相比,重力储能的优势究竟在哪里?毕竟在储能领域目前已经出现了以抽水蓄能为代表的传统储能技术,以飞轮储能、压缩空气和电化学储能为主的新型储能技术。如果对重力储能在优劣势方面没有一个明确的评估,将很难引起投资者的兴趣。

下面我们就参考多方数据,从成本投入、度电成本和使用寿命等指标来对重力储能电站和其他储能电站进行指标横向比较。

通过上述关键指标对比我们看到,重力储能在成本投入方面具有较大优势,初始建设成本仅需约为3元/Wh,低于抽水蓄能和压缩空气储能成本。度电成本约为0.5元/kWh,更低于绝大部分电化学储能系统。

在放电时长方面,重力储能可达到10小时以上,媲美抽水蓄能,远高于电化学储能放电时长。平均寿命也达到30~35年的较高水平。

重力储能的不足之处在于功率等级方面,限于目前技术水平有限,计划中或已落地的储能项目基本都处在百兆瓦级别,还不能达到抽水蓄能吉瓦级别的超大功率。

根据技术指标和项目ESG综合分析,重力储能的优势总结起来主要是以下几点:

1.安全性高,对环境破坏小

因重力储能无论在重物运输还是机械发电过程中,都是利用物理原理,不涉及化学反应,几乎没有有害物质排放。而且电站建设一般都依托于废弃矿井或高塔,对自然环境影响小。

2.适应性强,对建设环境要求不高

就目前相对成熟的储能塔重力储能技术而言,更多利用向上空间,对土地面积要求不高。同时采用混凝土块蓄能模式,不涉及水、石头等自然资源,因此不需要临山或依水而建,因此在选址上具有更好的适应性。

3.寿命长

根据上述储能电站指标分析我们可以看到,重力储能电站平均寿命在30~35年左右,和储能领域公认寿命较长的抽水蓄能相当。电站一般利用混凝土块等可再生材料为主,在循环利用和维修方面具有很大优势。

4.成本较低

由于重力储能电站可利用废弃矿井、废弃高塔为建筑主体,同时蓄能重物也可以采用再生资源,因此建造成本较低。同时电站运行过程中不易受自然环境变化影响,重物势能在储存期间能量不会流失。因此在度电成本和综合效率上也具有优势。

当然,身为一项并不成熟的技术,重力储能目前来看劣势也比较突出。

1.容量规模小

限于技术的制约,目前已落地的重力储能项目最大功率为100MW,低于电化学储能和压缩空气储能,和抽水蓄能相比更是相形见绌。

2.建设及运维存在安全风险

以目前最成熟的混凝土砌块储能塔来看,在运行过程中需要不断上下吊装大型混凝土块,无论对高塔本身还是周边安全都会产生一定风险。

3.发电稳定性

还是以混凝土砌块储能塔为例,因混凝土块围绕高塔向上堆叠,堆叠高度的不同使得每个混凝土块蕴含的势能不同。在向下释放时起吊时间也不同。因此如何保证发电稳定性还需要不断进行技术完善。

重力储能的未来在哪里?

作为一项刚刚完成蜕变落地不久的储能技术,无论从实验数据还是项目运行上,能够得到的有限数据还不足以全面去论证一门技术。现有的技术指标中的不足也很有希望随着未来技术成熟而改善。但随着传统能源走向枯竭,以及我国明确提出的“双碳”目标。能够与生态环境友好共生的重力储能已经抓住了未来向上发展的关键。

虽然重力储能目前仅如同刚刚打下地基,但从韩国锌业公司5000万美元注资EV、EV成功登陆纽交所、欧洲银行明确资金支持英国Gravitricity,再到今年国家电网正式入局,加快推动我国首个重力储能项目尽快落地。新技术开拓者们都在不停的为这座大厦砌起块块砖石。重力储能带来的一股世界风潮已经刮起,抓住先机可能就意味着将赢得未来的储能市场。它已经到来,你准备好了吗?

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关键字:重力储能

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