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“成本是鋰電池的一半”,重力儲能是什么?
日期:2022-08-17   [復制鏈接]
責任編輯:sy_wangjunjie 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
目前利用空氣和重力來儲存太陽能及風能等可再生能源的新一代技術離實用化越來越近。

其中提到,初創企業Energy Vault使用了高度超過100米的塔,利用可再生能源電力驅動起重機,將使用土、灰燼、廢棄物等制成的每個重35噸的磚塊提升至高處進行堆放。需要電的時候,再把磚塊放下去,利用此時的推動力來驅動馬達發電。

據悉,抽水蓄能發電的發電效率為70%,而重力儲能的發電效率達80%以上,Energy Vault還表示“其成本是鋰電池的一半”。另外據估算在塔高120米、使用約6000個磚塊的情況下,可以儲存3.5萬千瓦時的能量。

趁此機會,跟大家一起來聊一聊重力儲能。

什么是重力儲能?

根據技術特點的不同,儲能可劃分為機械儲能、電化學儲能、電磁儲能。


其中重力儲能原理與抽水儲能類似,目前正處于從理論研究、小規模試驗到大型商業化項目落地階段,其通過電力將重物提升至高處,以增加其重力勢能完成儲能過程,通過重物下落過程將重力勢能轉化為動能,進而轉化為電能。

這里面重力儲能的儲能介質“重物”主要分為水和固體物質。

水介質型重儲能系統可以借助密封良好的管道、豎井等結構,其選址的靈活性和儲能容量受地形和水源限制,在自然水源附近更易建成大規模的儲能系統。

固體重物型重力儲能主要借助山體、地下豎井、人工構筑物等結構,重物一般選擇密度較高的物質,如金屬、水泥、砂石等以實現較高的能量密度。

目前,重力儲能技術類型主要有活塞式重力儲能、懸掛式重力儲能、混凝土砌塊儲能塔和山地重力儲能四種重力儲能發電技術。


重力儲能有哪些優勢?

據華西證券研報,重力儲能優勢較多,主要包括:

1)純物理儲能、安全性高、環境友好。

重力儲能在重物輸送、勢能儲存、機械能發電等工作流程中,不涉及化學反應,運行安全可靠。重力儲能發電清潔低碳,對自然環境影響小。

2)強環境適應性,適宜“分布式”儲能。

重物的存儲、輸送及發電過程沒有特殊條件和要求,因此重力儲能電站基本無選址、天氣等外部條件限制,應用很靈活,可以實現按電力系統的需求在電網側、電源側靈活布局。

3)發電循環壽命長、成本低。

重物以混凝土或當地材料為主材,或者利用其他再生材料,能循環使用數十年,運行過程中重物損耗小。若取材利用合適,重物成本可以大大降低。

4)時間長且無自放電問題。

重力儲能電站上下倉擴展相對容易,重物勢能儲存期間不會有損失,具備長時間儲能的便利條件和先天優勢。

當時其也有面臨的困難,國聯證券指出,擁有與抽水蓄能同樣簡單的原理,但實現起來卻困難重重,導致這項技術的研發晚于抽水蓄能十幾年,主要難點主要體現在2個方面:1)如何升降單個重力塊充放電;2)如何升降數千個重力塊充放電。

行業發展主要經歷了三個階段

據中信證券統計,第一階段(2019年以前)為技術探討期。為尋找高性價比的儲能方式,海內外提出了基于抽水蓄能、構筑物高度差、山體落差、地下豎井等多種重力儲能技術路線。

第二階段(2020-2021年)為技術實驗期。2020年7月,應用EV1技術的瑞士的5MW商業示范單元(CDU)完工并網,成功實現商業規模部署?;谠撌痉俄椖拷涷?,2021年,EV陸續推出二代EVx技術模塊和EVS儲能管理集成平臺。

第三階段(2022年至今)為技術商用期。經前期項目檢驗,EV和Gravitricity重力儲能項目預計于2022年率先落地商用。2022年1月,公司子公司Atlas獲得EV技術授權用于江蘇如東100MWh的重力儲能示范項目,該項目預計于2022年7月投入商業運營。此外,EV與DG Fuels的路易斯安那州500 MWh合作項目預計于2022年年中開始建設。

如上文所述,目前行業正處于從理論研究、小規模試驗到大型商業化項目落地階段。

有望填補低成本+快裝機儲能技術空白

與電化學儲能相比,其上游材料價格承壓電池成本較高,質量良莠不齊。而重力儲能介質主要為重力塊,重力塊介質將電能存儲為勢能,不會隨著時間衰退,重力塊材料來源廣泛,主要來自粉煤灰、風電廢棄葉片、生活垃圾、固廢等,兼顧經濟性同時更具有環境效益,重力儲能在常溫常壓下進行,安全性高。

而與抽水蓄能相比,抽水蓄能存在水頭損失,選址困難,建造周期長的問題,而重力儲能轉化效率理論接近100%,選址容易,建設周期約1年以內。


國聯證券表示,總體上來看,當前電化學成本偏高、抽蓄建設緩慢的情況下,重力儲能形成技術補位的功能。

其指出,重力儲能技術可行性高,轉化效率在85%以上。通過比對抽蓄、電化學儲能等,重力儲能成本介于抽蓄與電化學之間,裝機速度1年以內,可以追趕風光速度助力雙碳目標,同時具有安全、可拓展、長時儲能、選址靈活等優點,極具應用價值。

中信證券也指出,隨著風光裝機規模持續提升,儲能將成為必然選擇,與抽水蓄能、電化學儲能(以鋰電池為例)等技術相比,重力儲能具備安全性、長壽命等優點,重力儲能蓄勢待發。

原標題:“成本是鋰電池的一半”,重力儲能是什么?
 
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來源:科技學術派
 
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