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“重力储能”商业化渐行渐近

2022-07-01 08:48来源:中国能源报作者:王林关键词:重力储能储能技术储能项目收藏点赞

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由中国天楹股份有限公司及旗下控股子公司AtlasRenewable携手瑞士重力存储技术公司EnergyVault合作开发的中国首个重力储能系统项目近日开工建设。这个采用了新型机械式储能技术的重力存储项目,可以利用重力原理实现能源存储,即将重力势能转化为动能,再通过大型发动机将动能转化为电能。

重力存储技术在几年前还处于理论研究阶段,但随着全球多个试验项目问世,已迈出了商业化的第一步。重力存储技术不仅可以在电力调峰、系统调频、风光并网等方面发挥重要作用,还能帮助终端用户错峰用电,提高整体能源使用效率。

中国首个重力储能项目开工

这个名为EVxTM的重力储能系统容量为10万千瓦时,应用于江苏省如东县的一个风电场。作为中国首个公用事业级重力储能项目,被业内寄予厚望。中国天楹、AtlasRenewable和EnergyVault于1月底达成了可再生能源存储的许可和特许权使用费协议,其中包括价值5000万美元的技术授权许可协议,允许AtlasRenewable在中国电力市场使用EnergyVault专有的重力存储技术及其能源管理和资产优化软件套件。

“中国首个重力储能系统项目的开建,是我们技术和业务发展的一个重要里程碑。”EnergyVault董事长、联合创始人兼首席执行官RobertPiconi表示,“重力存储技术作为一项关键赋能技术得到认可和部署,将为绿色能源转型带来更强动力。”

江苏如东EVxTM重力储能系统采用了EnergyVault设计的EVx复合块,这些复合块用低成本和可就地取材的材料制成,包括当地土壤、矿山尾矿、燃煤残轧残渣(煤灰)和报废的退役风力涡轮机叶片等。

一个EVx的存储容量为10万千瓦时,相当于2.5万个家庭一天的用电需求。基于模块化的架构形式,不同的重力储能系统可以“搭建”成不同数量的EVx,大小和布局都可以自由调整,这意味着储存容量从兆瓦时至吉瓦时都可实现。

EnergyVault指出,重力存储技术可以在维持电力可靠性的情况下帮助公用事业公司、独立发电商和大型工业能源用户大幅降低平准化度电成本。

探索更多应用场景

EnergyVault并非唯一研发重力存储技术的公司,英国绿色工程初创公司Gravitricity也是其中一员。去年4月,Gravitricity成功试验了其首个重力存储技术项目。Gravitricity高级测试和模拟工程师JillMacpherson表示,这个试验项目产生了250千瓦的瞬时功率,可以短暂维持约750户家庭的用电需求。“这个系统可以很容易地更换单个组件,拥有长达数十年的使用寿命。”

目前,Gravitricity正研究在英国、东欧、南非、智利等国家的废弃矿井中应用此类重力储能项目。这些矿井的深度可以容纳一个全尺寸的重力装置,该装置可以向下延伸至少300米。

国际能源工程类学术期刊《能源》的最新研究指出,国际应用系统分析研究所(IIASA)的研究团队正在通过重力存储技术将摩天大楼变身巨型电池的前景,以利用电梯和高层建筑的垂直高度来储存和释放能量。

高层建筑都配备电梯,可以直接利用这些电梯而无需额外投资或占用空间,即可充分发挥重力存储技术带来的潜在能量释放。IIASA表示,储能潜力与建筑高度成正比,像迪拜哈利法塔这样的摩天大楼估计重力储能潜力高达0.9万千瓦时-9万千瓦时,美国所有高层建筑的总储能潜力可能高达0.65千瓦时-6.5千瓦时,中国则高达0.73吉瓦时-7.3吉瓦时。

IIASA估计,全球现有高层建筑可以转化为30吉瓦时-300吉瓦时的储能,以目前的用电水平计算,上限能量足以维持美国纽约市1个月的电力需求。IIASA研究员BehnamZakeri表示:“在未来很大一部分电力来自可再生能源的情况下,像重力存储这样环保且灵活的储能技术将变得越来越有价值。”

“能量电梯”和“能量仓库”的结合

重力储能与抽水蓄能原理类似,但对站址没有特殊要求,能量变换环节减少,因此效率更高、成本更低。与电化学储能相比,重力储能可以常温常压下运行,性能稳定的同时,安全性也更高。太阳能、风能等可再生能源的间歇性、即时性推动储能技术快速发展,重力存储技术架构更灵活,不受地理环境限制,成本控制和环境效益方面颇具优势。

RobertPiconi表示:“重力储能就像是一个‘能量电梯’和‘能量仓库’的结合。当可再生能源电力进入时,系统会上升,当需要电力供应时,系统就会下降。”他坦言,重力存储技术还处于“雏形”阶段,百万千瓦级的商业项目效益还有待进一步验证,但在可预见的未来,这一技术可以为储能行业的发展带来不可估量的助推力。

油价网指出,重力存储技术目前市场规模很小,因为投资回报未知、商业案例较少,但随着全球能源需求持续攀升,能够实现爆发式增长。

能源咨询公司GuidehouseInsights预计,到2024年-2025年,亚太地区将超过北美成为全球最大公用事业规模储能市场,累计储能装机规模将达71.4吉瓦。2021年-2030年间,全球公用事业规模储能市场的年均复合增长率为25%,到2030年储能装机规模将超过30吉瓦。在此背景下,重力储能这一突破性的创新技术大有可为。


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