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    用重力來儲能

    作者:袁素 來源:能源評論?首席能源觀 發布時間:2022-07-20 瀏覽:

    中國儲能網訊:6月1日,跨行進入能源行業的環保上市公司中國天楹股份有限公司(以下簡稱“中國天楹”)發布公告稱,公司控股子公司阿特拉斯(江蘇)新能源科技有限公司(以下簡稱“阿特拉斯”)與中電建水電開發集團有限公司(以下簡稱“中電建水電”)簽署了《戰略合作協議》,就能源市場開發相關事宜達成戰略合作。

    根據協議,“十四五”期間雙方力爭在全國共同開發投資不少于2吉瓦的重力儲能電站。同時,中電建水電將支持中電建集團體系內儲能開發項目在同等條件下優先與阿特拉斯合作重力儲能項目。

    這并不是中國天楹第一次通過公告發布重力儲能開發的計劃,今年以來中國天楹多次發布聯合央企開發重力儲能的項目。

    作為一種新型的機械儲能技術,重力儲能在2019年之前主要是一種理論構想,經過了兩年的技術試驗期之后,它在今年有望步入產業化的初期,迎來技術驗證元年。

    經前期項目初步檢驗,全球重力儲能領域領先的兩家公司——瑞士的EnergyVault(以下簡稱“EV”)和英國的Gravitricity的重力儲能項目將于今年率先落地商用。

    取得EV技術授權的中國天楹旗下的江蘇省如東縣100兆瓦時的重力儲能示范項目,預計將于近期投入商業運營。這是全球最大的重力儲能項目,也是全球首個100兆瓦時規模的重力儲能項目。

    適宜分布式儲能

    與目前主流的抽水蓄能和鋰電池儲能相比,重力儲能具有占地面積?。ㄖ饕酶叨确较蛏系目臻g)、轉化效率高、相對安全(沒有爆炸、潰壩風險)、存儲時間長(重力勢能維持時間理論上無限長且不存在損耗)等優勢。

    重力儲能的工作過程如下:首先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;再通過重物下落過程將重力勢能轉化為動能,進而轉化為電能輸出。

    根據儲能介質的不同,國內外將重力儲能進一步劃分為水介質型和固體重物型兩類技術路線。

    圖片

    從各種重力儲能性能比較來看,水介質型重力儲能系統在功率和儲能容量方面不及傳統的抽水蓄能,但響應時間短、選址更靈活,海下儲能系統可以合理利用海洋空間,活塞水泵系統可以為城市提供儲能服務,儲能成本和效率也與抽水蓄能相當。

    固體重物型重力儲能系統的儲能容量和功率由大到小排列為:基于山體落差系統>基于地下豎井系統>基于構筑物系統。固體重物型儲能系統由于不需要水泵、水輪機結構,理論上可以實現比抽水蓄能更高的儲能效率,響應時間也更短,可以根據不同地形和需求靈活選擇不同儲能結構。

    總體來看,盡管重力儲能電站單機容量量級低于抽水蓄能,但考慮到重力儲能受選址條件的限制小,仍有很大的發展空間。充分利用這一優勢可以支撐大規模新能源的接入,保障電網運行安全,利于提升電力系統的整體效益。

    從示范到商用

    從全球來看,重力儲能行業的應用整體還處于早期,百兆瓦級應用的技術可行性和經濟性有待驗證。

    目前,全球進行重力儲能產業化的創業公司并不多,主要是瑞士的EV公司、美國的GravityPower公司、英國的Gravitricity公司等,最值得關注的是EV公司,它已實現特殊目的收購公司(SpecialPurposeAcquisitionCompany,SPAC)上市。

    EV公司成立于2017年1月1日,是瑞士的一家可再生能源存儲技術和產品研發企業,曾完成多輪融資,其中分別于2019年和2021年獲軟銀愿景基金1.1億美元和沙特阿美能源風投機構的投資,并推出首個儲能吊塔產品EV1。

    EV公司提出以混凝土砌塊儲能塔為基礎的重力儲能發電方案,目標是將成本降至現有電網規模電池儲能解決方案成本的一半。

    其原理是:電力充裕時,起重機將混凝土砌塊從地上吊起,像積木一樣往高處堆放,將能量轉化為混凝土砌塊塔的勢能,完成儲能;需要發電時,將混凝土砌塊依次落下,釋放重物勢能,并轉化為電能?;炷疗鰤K塔看起來是比較簡單的儲能方式,但主要存在以下問題:由于循環上下起吊重塊,整個“塔”不是固定的,屬于一種變動結構,其穩定性、可靠性、安全性等需要仔細設計;考慮到自身結構特征,單個混凝土儲能塔的規??赡懿淮笄覂δ苋萘渴芟?。

    從塔底到塔頂位置各個混凝土砌塊存儲的勢能不同,關于如何設計吊運、堆放及能量轉換,以及能否實現預想效果等問題,目前尚無相關技術報道。

    根據公開信息,2018年,印度塔塔電力公司計劃從EV公司購買35兆瓦時的重力儲能,峰值功率輸出為4兆瓦,在2.9秒內啟動和毫秒級的響應時間內實現100%的全功率。但后續沒有看到該項目的進展情況。

    2020年7月,應用EV1技術的瑞士5兆瓦商業示范單元(CDU)完工并網,成功實現商業規模部署。根據該示范項目經驗,2021年,EV公司陸續推出二代EVx技術模塊和EVS儲能管理集成平臺。

    2021年,EV公司與美國再生氫和生物合成燃料公司DGFuels公司簽署1.6吉瓦時的儲能部署協議,EV公司開發的儲能系統將用于DGFuels公司生產合成的可持續航空燃料。DGFuels公司將在其多個生產設施中應用該儲能技術,首個項目是在美國路易斯安那州部署的500兆瓦時儲能項目,于今年年中開始動工建設。

    EV公司于今年2月14日正式完成SPAC上市流程。招股書顯示,公司截至2020年12月合計虧損3760萬美元,其2020年虧損2420萬美元;2021年截至9月底虧損1860萬美元,收入則均為零。

    5月16日,EV公司(股票代碼:NRGV)公布財報,公司2022財年一財季歸屬于母公司普通股股東凈利潤為-2007.90萬美元,同比下降1133.33%;營業收入為4288.40萬美元。截至5月25日晚,公司市值17.24億美元。

    5月17日,EV公司和DGFuels聯合宣布,將位于路易斯安那州的首個項目工廠的儲能規模從500兆瓦時擴大至1168兆瓦時。雙方還計劃在加拿大不列顛哥倫比亞省和美國俄亥俄州開啟新的項目,預計將實現2234兆瓦時的總儲能容量。

    此外,值得關注的是,Gravitricity公司推出懸掛式重力儲能技術,并在英國愛丁堡利斯港建造一個250千瓦的重力儲能示范項目,存儲當地富余的能源電力。

    該工程主要是利用廢棄鉆井平臺和礦井,采用500~5000噸重的鉆機作為重物,通過在150~1500米長的鉆井中重復吊起與放下鉆機,實現電能的存儲與釋放。

    跨界式“豪賭”

    國內從事重力儲能的公司主要是上市公司中國天楹。

    公開資料顯示,中國天楹的前身啟東市天楹環保有限責任公司于2006年成立,主營城市生活垃圾焚燒、環保設備生產制造等環境服務業務。2014年,公司借殼中國科健股份有限公司上市,并更名為中國天楹,致力成為城市環境綜合服務全產業鏈服務商。

    2021年,它開始涉足儲能業務,開啟環保業務之外的“第二增長曲線”。當年,公司以20億元人民幣注冊了江蘇能楹新能源科技發展有限公司(以下簡稱“江蘇能楹”),力求打造長三角零碳產業中心,形成新的增長點。

    今年1月,中國天楹成立控股子公司阿特拉斯,該子公司與海外重力儲能技術開發商EV簽署技術許可使用協議,獲得中國區獨家使用許可技術建造和運營重力儲能系統(GESS)設施授權。

    公開信息顯示,阿特拉斯注冊資本為人民幣2億元,其中江蘇能楹持股50%,天勤投資持股10%,天空塔持股30%,阿特拉斯持股10%。

    中國天楹正在引進EV公司的儲能技術,推動重力儲能項目在中國的迅速落地。江蘇省如東縣的100兆瓦時重力儲能及成套設備制造項目已于今年一季度啟動建設。

    4月,阿特拉斯與中國投資協會能源投資專業委員會、中國三峽建工(集團)有限公司、中建七局新能(上海)建設有限公司簽署了戰略合作協議,就重力儲能與新能源開發等相關事宜達成戰略合作。

    中國天楹5月15日發布公告稱,中國天楹與國網江蘇綜合能源服務有限公司(以下簡稱“國網江蘇綜能”)簽署了《戰略合作協議》,就重力儲能技術研究與項目開發相關事宜達成戰略合作。

    合作內容包括:共同推進建設如東100兆瓦時用戶側重力儲能示范項目;中國天楹向國網江蘇綜能提供重力儲能項目與技術支持,國網江蘇綜能向中國天楹提供接入系統設計規劃審查、并網準入、涉網試驗等方面的咨詢與協調服務。

    截至目前,中國天楹已經與多家電力企業達成合作協議,商討如何推進重力儲能。但重力儲能能否順利實現商業化應用,仍存在諸多不確定性。

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    關鍵字:重力儲能

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