它真的來了!隨著首個重力儲能項目落戶江蘇，今年也成為我國重力儲能落地的元年。一時間，包括國家電網(wǎng)在內的眾多實力企業(yè)紛紛將關注目光投向這片待開發(fā)的處女地。究竟何為重力儲能?相較其他儲能技術有何優(yōu)勢?未來前景如何?

什么是重力儲能?

重力儲能是一種機械式儲能，根據(jù)介質不同分為液體介質儲能系統(tǒng)和固體介質儲能系統(tǒng)。固體介質儲能系統(tǒng)是基于高度落差，通過對儲能介質進行升降來實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的充放電過程。升降主要借助山體、地下豎井、人工構筑物等，重物一般選擇密度較高的金屬、水泥、砂石等。液體介質儲能系統(tǒng)主要采用電動發(fā)電機和水泵渦輪機進行勢能和電能轉換，一般通過水閥、電動發(fā)電機的電流等參數(shù)進行控制以實現(xiàn)充放電過程。

(相關資料圖)

除了利用介質不同外，根據(jù)發(fā)電形式不同還可分為活塞式重力儲能、懸掛式重力儲能、混凝土砌塊儲能塔和山地重力儲能。

重力儲能的成長之路

作為一種全新的儲能技術，重力儲能在2019年之前還基本處于種理論構想階段。國內外相繼提出基于抽水蓄能、建筑高度差、山體落差、地下豎井等多種設想技術路線。瑞士Energy Vault公司(以下簡稱EV)率先整合多領域技術，在抽水蓄能的核心原理和技術之上，率先提出“混凝土塊儲能塔”解決方案。

2020年之后，重力儲能開始沖破設想，很多公司投身儲能技術設計和試驗，主要包括如下幾種設計方案：

其中EV公司和美國Gravity Power公司的重力儲能項目落地迅速，2020年，EV公司位于印度的全球首個35MWh重力儲能項目實現(xiàn)并網(wǎng)。旗下Atlas Renewable公司在今年1月獲得了技術授權，與中國天楹、蘇中集團在我國江蘇如東開展100MWh重力儲能及設備制造項目。同時EV與DG Fuels在美國路易斯安那州合作的500MWh重力儲能項目計劃在今年開始建設。美國Gravity Power公司在歐洲計劃建設的首個重力儲能項目也進入選址期。

重力儲能的優(yōu)勢在哪里?

隨著重力儲能突破重圍走向實際建設階段，很多人不禁疑問，與其它儲能方式相比，重力儲能的優(yōu)勢究竟在哪里?畢竟在儲能領域目前已經(jīng)出現(xiàn)了以抽水蓄能為代表的傳統(tǒng)儲能技術，以飛輪儲能、壓縮空氣和電化學儲能為主的新型儲能技術。如果對重力儲能在優(yōu)劣勢方面沒有一個明確的評估，將很難引起投資者的興趣。

下面我們就參考多方數(shù)據(jù)，從成本投入、度電成本和使用壽命等指標來對重力儲能電站和其他儲能電站進行指標橫向比較。

通過上述關鍵指標對比我們看到，重力儲能在成本投入方面具有較大優(yōu)勢，初始建設成本僅需約為3元/Wh，低于抽水蓄能和壓縮空氣儲能成本。度電成本約為0.5元/kWh，更低于絕大部分電化學儲能系統(tǒng)。

在放電時長方面，重力儲能可達到10小時以上，媲美抽水蓄能，遠高于電化學儲能放電時長。平均壽命也達到30~35年的較高水平。

重力儲能的不足之處在于功率等級方面，限于目前技術水平有限，計劃中或已落地的儲能項目基本都處在百兆瓦級別，還不能達到抽水蓄能吉瓦級別的超大功率。

根據(jù)技術指標和項目ESG綜合分析，重力儲能的優(yōu)勢總結起來主要是以下幾點：

1.安全性高，對環(huán)境破壞小

因重力儲能無論在重物運輸還是機械發(fā)電過程中，都是利用物理原理，不涉及化學反應，幾乎沒有有害物質排放。而且電站建設一般都依托于廢棄礦井或高塔，對自然環(huán)境影響小。

2.適應性強，對建設環(huán)境要求不高

就目前相對成熟的儲能塔重力儲能技術而言，更多利用向上空間，對土地面積要求不高。同時采用混凝土塊蓄能模式，不涉及水、石頭等自然資源，因此不需要臨山或依水而建，因此在選址上具有更好的適應性。

3.壽命長

根據(jù)上述儲能電站指標分析我們可以看到，重力儲能電站平均壽命在30~35年左右，和儲能領域公認壽命較長的抽水蓄能相當。電站一般利用混凝土塊等可再生材料為主，在循環(huán)利用和維修方面具有很大優(yōu)勢。

4.成本較低

由于重力儲能電站可利用廢棄礦井、廢棄高塔為建筑主體，同時蓄能重物也可以采用再生資源，因此建造成本較低。同時電站運行過程中不易受自然環(huán)境變化影響，重物勢能在儲存期間能量不會流失。因此在度電成本和綜合效率上也具有優(yōu)勢。

當然，身為一項并不成熟的技術，重力儲能目前來看劣勢也比較突出。

1.容量規(guī)模小

限于技術的制約，目前已落地的重力儲能項目最大功率為100MW，低于電化學儲能和壓縮空氣儲能，和抽水蓄能相比更是相形見絀。

2.建設及運維存在安全風險

以目前最成熟的混凝土砌塊儲能塔來看，在運行過程中需要不斷上下吊裝大型混凝土塊，無論對高塔本身還是周邊安全都會產(chǎn)生一定風險。

3.發(fā)電穩(wěn)定性

還是以混凝土砌塊儲能塔為例，因混凝土塊圍繞高塔向上堆疊，堆疊高度的不同使得每個混凝土塊蘊含的勢能不同。在向下釋放時起吊時間也不同。因此如何保證發(fā)電穩(wěn)定性還需要不斷進行技術完善。

重力儲能的未來在哪里?

作為一項剛剛完成蛻變落地不久的儲能技術，無論從實驗數(shù)據(jù)還是項目運行上，能夠得到的有限數(shù)據(jù)還不足以全面去論證一門技術。現(xiàn)有的技術指標中的不足也很有希望隨著未來技術成熟而改善。但隨著傳統(tǒng)能源走向枯竭，以及我國明確提出的“雙碳”目標。能夠與生態(tài)環(huán)境友好共生的重力儲能已經(jīng)抓住了未來向上發(fā)展的關鍵。

雖然重力儲能目前僅如同剛剛打下地基，但從韓國鋅業(yè)公司5000萬美元注資EV、EV成功登陸紐交所、歐洲銀行明確資金支持英國Gravitricity，再到今年國家電網(wǎng)正式入局，加快推動我國首個重力儲能項目盡快落地。新技術開拓者們都在不停的為這座大廈砌起塊塊磚石。重力儲能帶來的一股世界風潮已經(jīng)刮起，抓住先機可能就意味著將贏得未來的儲能市場。它已經(jīng)到來，你準備好了嗎?

關注索比儲能官方微信，第一時間獲取行業(yè)資訊！