重力储能技术验证加速-北极星储能网

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储能技术一般可分为机械类储能、电气类储能、电化学类储能、热储能和化学类储能。

（本文来源：微信公众号”高工储能“ID:weixin-gg-ess）

近日，国际应用系统分析研究所(IIASA) 的科学家们提出了一个引人入胜的解决方案，提议将摩天大楼变成巨大的重力电池，该解决方案利用高层建筑中的电梯和空置公寓来存储能量。

这个概念很简单，其实是利用机械类储能中重力储能的原理：多余的可再生能源可以存储为势能，通过使用它将重物提升到更高的位置。然后可以通过使用重力驱动某种发电机来释放这种能量。科学家们将此概念称为电梯储能技术(LEST)。

电梯储能技术就是重力储能一种。研究人员还对电梯储能技术(LEST)的成本进行了分析。假设所安装的电梯已经具有再生制动能力，而且租用空间将集装箱存放在上层和下层存储点的成本为零。因此，唯一的成本需求是集装箱、为增加集装箱的质量而选择的材料和自动拖车。用于示范系统成本的建筑有5000个存储容器，平均高度差为100米，储能成本估计为64美元/千瓦时。下层和上层存储点之间的高度差越高，LEST储能的成本就越低。LEST的另一个好处是，集装箱和材料的使用寿命（占总成本的79%）超过30年。自动拖车的寿命（占总成本的21%）为5年。

重力储能今年有望迎来技术验证元年

2022年5月16日，中国天楹与国网就重力储能技术研究等达成战略合作。双方将成立协作团队、共同推进建设如东100MWh用户侧重力储能示范项目。

早在2021年12月13日，中国天楹股份有限公司与中国投资协会能源投资专业委员会、美国STERA能源公司、天空塔（北京）储能科技有限公司正式签订中国境内首个100兆瓦时重力储能项目战略合作协议。中国首次开启重力储能示范项目。

值得一提的是，今年2月14日，中国天楹参与投资的重力储能企业Energy Vault于纽约证券交易所正式上市，融资总额2.35亿美元。

Energy Vault主要从事重力储能技术相关业务，即通过多余的能量将30吨重的“移动模块”提升到空中，当需要能量时再将模块下降，原理类似于抽水蓄能。这种移动模块主要由燃烧残渣、矿山尾矿、废玻璃纤维和混凝土碎片等可用废弃材料制造而成。

该公司销售副总裁Omar Aoun在接受采访时表示，这种重力储能技术的往返效率约为80%。而且这种技术可在90%容量下存储时间4小时，同时其规模还可以扩展。Energy Vault的储能项目采用25MW储能容量，持续时间为8小时，通过计算，两英亩的占地面积、高度100米建筑将提供100MW的电力，因此1GW仅需要20英亩的占地面积。从规模来看，这种技术比电池储能技术更具成本效益。

目前Energy Vault在瑞士已有一个正在运营的重力储能示范项目，该项目于2020年7月并网。该公司声称其技术是锂离子电池成本的51%。目前已有独立电力生产商、大型公用事业公司到大型矿业公司等各类客户正在接洽合作，并且已与必和必拓签署了谅解备忘录。据介绍，该公司首个商业化项目将于明年年底在德克萨斯州启动。

从全球来看，重力储能行业的应用整体还处于早期，百兆瓦级应用的技术可行性和经济性有待验证。

目前，全球进行重力储能产业化的创业公司并不多，主要是瑞士的EV公司、美国加州的Gravity Power公司、苏格兰的Gravitricity等公司，但最值得关注的是EV公司，它已实现SPAC上市。

EV成立于2017年1月1日，是瑞士一家可再生能源存储技术和产品研发商。曾完成多伦融资，其中于2019年和2021年获软银愿景基金1.1亿美元和沙特阿美能源风头机构等机投资，并推出首个储能吊塔产品EV1。

作为一种新型的机械式储能，重力储能在2022年有望迎来技术验证的元年。

重力储能比抽水蓄能效率高

据专家测算，重力储能效率高于抽水蓄能。重力储能是新兴技术，原理并不复杂，通过电动机把电能转化为势能，把重力块提至一定高度摆正，电力系统需要电能时放下重力块，带动发电机将势能转化为机械能，转子切割磁力线发出电能。控制是核心技术。

抽水蓄能首先建立下库，下库河道建坝储水，垂直高度 500 米以上建立上库，一般是从山上挖出上库，利用水泵水轮机抽水，将电能变成位能储存，上库下库间有倾斜的输水道，倾角 60 度以上，系统需要时，通过输水系统把上库的水通过输水道放下，位能转化为动能，冲击水轮机转轮，电机切割磁力线发电。

重力储能与抽水蓄能原理类似，但是重力储能没有动能过程，而是位能-机械能-电能，抽水蓄能是位能-动能-机械能-电能，能量变换环节越少效率越高，所以重力储能效率高于抽水蓄能。据介绍，目前抽水蓄能大约为75%；目前中国天楹引进的重力储能技术效率85%以上。

重力储能对站址没有特殊要求。抽水蓄能要求地质条件，下方要有河道可建坝，上方要有山坳可以挖出上库。重力储能在需要的地方建立120~150 米左右的框架式结构，对站址没有要求。

重力储能科普

重力储能基本原理如果就纯理论来讲，重力储能是最简单的一种储能方式，其原理类似抽水蓄能，就是以重力造成的位能来储存能源。当电力有多余的时候，驱动马达将重物吊至高处，需要电力的时候，再利用重物下降的力量来驱动发电机发电。根据国外目前相关资料报道，主要有活塞式重力储能、悬挂式重力储能、混凝土砌块储能塔、山地重力储能等重力储能发电技术。

优点：原理简单，技术门槛较低；同时由于采用物理介质储存能量，所以其储能效率高达90%，输出功率从0增加到100%只需要2.9秒，使用寿命在30年以上；并且不需要像抽水蓄能电站那样对选址有较高要求，所以其建设成本仅为抽水蓄能的三分之一，度电成本也只有抽水蓄能的三分之二。

缺点：能量密度低，建设规模过大。重力储能所需的高塔平均在百米以上，而其输出功率仅相当于一个同等高度的风力发电机；此外，这项技术对塔吊的精度要求非常高。几十米长的缆绳，需要做到让5000块砖，每一块的位置误差都小于几毫米；每座高塔需要上千个水泥块，而浇筑水泥块则需要排放大量的二氧化碳，稍不注意就会造成碳排放比提高新能源发电比例省下来的还多。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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