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7种重力储能,你都见过吗?

作者:中国储能网新闻中心 来源:能源电力说 发布时间:2022-08-20 浏览:

中国储能网讯:通过抽水、搬砖、运砂石、吊重物来储能?

这是一种新型储能技术——重力储能。利用建筑物、山体、地形等高度差,通过将“重物”运上运下,实现电能和重力势能之间的转换,进而储电与发电。

1.“搬砖”储能

2020年Energy Vault公司在瑞士Arbedo-Castione市,建立了“搬砖储能”的原型——“塔式搬砖储能”。一台70米的起重机高高耸立,六条吊臂从顶部伸出,上下搬动每块重35吨的砖块,这些砖块由土壤和废品制成。

2022年EV公司从高塔,转向20层的模块化建筑,它将其称之为“Energy Vault Resiliency Center”(EVRC)。EVRC采用建筑机械流程和能源管理系统来储存和释放电力。当可再生能源发电高时,EVRC利用能量将30吨的砖块“搬”到高处,将势能存储起来,当需要电时,EVRC通过控制砖块下降,将动能释放回电网。

“搬砖储能”系统可与可再生能源系统协作,也可以作为独立储能系统。EVx是EVRC系统的模块化建筑砖,每个EVx建筑砖可以转化电量10MWh,砖块可以叠加,以满足能源需求,增强电网灵活性。系统转换效率为80%-85%。

今年1月,中国天楹旗下控股子公司AtlasRenewableLLC与EV公司签署了《技能答应运用协议》,EV公司授权Atlas在中国区(含香港和澳门)独家运用答应技能建造和运营重力储能体系设备,国内首个百兆瓦级模块化“搬砖储能”项目计划年内在江苏如东县落地。

2.电梯储能

今年,奥地利维也纳国际应用系统分析研究所(IIASA)在《能源》杂志上,提出一种通过重力存储技术,将摩天大楼变身为巨型电池的解决方案——电梯储能系统(LEST),利用电梯和高层建筑的垂直高度来储存和释放能量。

3.“海底巨蛋”储能

2021年,德国法兰克福歌德大学荣誉教授Horst Schmidt-Böcking和萨尔布吕肯大学Gerhard Luther博士于提出了形似海底“巨蛋”的储能方式。2016年,德国弗劳恩霍夫风能和能源系统技术研究所(IWES)进行了20MWh“海底巨蛋”储能的水下测试。

这种储能方式工作原理是:制造直径30米、壁厚3米的混凝土空心球,将其放置海底,球的中心是真空的。储能时,海水被电泵抽到球体之外;发电时,高压海水从管道中流入空心球体中,水流推动水轮机发电。在海下,完成电能的存储和释放。

2016年IWES在博登湖进行了持续四周的试验,系统的经济安装深度大约在600~800米。相同容积增量下,储电能力随着深度线性增加,在700米深度时,储能系统的储电能力大约为20兆瓦时,转换效率为65%~70%。

4.活塞式储能

2016年,美国Gravity Power公司基于抽水蓄能机组提出活塞式重力储能,2021年Gravity Power开始在巴伐利亚建设兆瓦级示范工程。

活塞式储能,可以看做一个“水电池”,按采矿业的标准技术挖出竖井,在竖井中建造一个由加固岩石制成的活塞,在竖井中添加水并密封,形成一个闭环系统。当电力富裕时,由水泵水轮机抽水加压,提升活塞,存储能量;发电时,活塞下落,其势能传递给水流,由水泵水轮机转换为机械能带动发电机发电。

据Gravity Power的公开数据,活塞式储能可实现电网等级的长时间(约 6~14h)储能目标提供40MW/160MWh至1.6GW/6.4GWh电量,转换效率可达75%-80%。

5.轨道机车储能

2014年,美国能源公司Advanced Rail Energy Storage(ARES)提出了轨道机车储能解决方案。

ARES公司建造了一条6英里长的上坡轨道,配有重装机车,机车是实心机混凝土,每辆重达300吨,最高时速为16英里。储电时,利用余电将推动高效电机将机车推至坡顶“车站”,电能储存为重力势能;发电时,释放机车下坡,重力势能转化为电能,开始发电。

据ARES公司公开数据,轨道机车储能系统单站容量可在100-3000MW,储能时长2-24小时,转换效率高达86%。系统具备快速响应能力,最快5秒完成充电,25秒可完成放电。系统寿命达40年以上。

目前首个轨道机车储能商业项目正在推进,将在美国内华达州帕伦普以南落地,与风电、光伏电站集成。

6.缆车储能

2019年,奥地利维也纳国际应用系统分析研究所(IIASA)提出了一项缆车储能解决方案(MGES)。

MGES由陡峭山坡、起重机、储存容器(可以装砂石或水)、电缆等组成。储电时,利用余电驱动发动机将装满沙石的缆车从山坡底部移动到顶部,电能转化为势能。发电时,将缆车从山坡顶部下降到底部,势能转化为电能。

MGES还可与水力发电相结合,在用电高峰期,用水填充储存容器,系统设计了可任何高度在储存容器中添加水。MGES可以实现长时储能,连续存储能量数月,储能容量设计为0.5-20MWh,发电功率500~5000kW。

7.矿井储能

2016年,英国Gravitricity公司提出钻井储能解决方案。2021年4月,Gravitricity在爱丁堡利斯完成了250KW示范项目。目前该公司正在研究在英国、东欧、南非、智利等国家的废弃矿井中应用其重力储能解决方案。

Gravitricity主要瞄准废弃钻井平台与矿坑,重力媒介是500吨的“砝码”,在深度超300米的竖井中重复吊起与放下钻机,通过电动绞盘,先将钻机拉到废弃矿井上方,需要用电时再让钻机放下,如此进行储存和释放电能。

矿井储能使用寿命在50年左右;该解决方案响应速度快,能在不到1秒内从零功率变为全功率;电能转换效率高达80%,储能容量可自由配置1-20MW,输出持续时间为15分钟-8小时。

今年2月,Gravitricity公开表示,已获得英国政府150万英镑的支持,将在英格兰北部的一个电网连接地点开发建设一个4MWh的商业用重力储能系统。未来,Gravitricity及其合作伙伴计划生产模块化系统,以降低项目建造成本。

你更看好哪一种重力储能呢?

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