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(nèi)的眾多實力企業(yè)紛紛將關(guān)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(shù)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(zhì)不同分為液體介質(zhì)儲能系統(tǒng)和固體介質(zhì)儲能系統(tǒng)。固體介質(zhì)儲能系統(tǒng)是基于高度落差，通過對儲能介質(zhì)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(gòu)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(zhì)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(zhuǎn)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。

除了利用介質(zhì)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(shù)，重力儲能在2019年之前還基本處于種理論構(gòu)想階段。國內(nèi)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(shè)想技術(shù)路線。瑞士Energy Vault公司(以下簡稱EV)率先整合多領(lǐng)域技術(shù)，在抽水蓄能的核心原理和技術(shù)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(shè)想，很多公司投身儲能技術(shù)設(shè)計和試驗，主要包括如下幾種設(shè)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(shù)授權(quán)，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(shè)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(shè)。美國Gravity Power公司在歐洲計劃建設(shè)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?qū)嶋H建設(shè)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(lǐng)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(shù)，以飛輪儲能、壓縮空氣和電化學(xué)儲能為主的新型儲能技術(shù)。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(biāo)來對重力儲能電站和其他儲能電站進行指標(biāo)橫向比較。

通過上述關(guān)鍵指標(biāo)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(shè)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(xué)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(yuǎn)高于電化學(xué)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(shù)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(shù)指標(biāo)和項目ESG綜合分析，重力儲能的優(yōu)勢總結(jié)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(xué)反應(yīng)，幾乎沒有有害物質(zhì)排放。而且電站建設(shè)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(yīng)性強，對建設(shè)環(huán)境要求不高

就目前相對成熟的儲能塔重力儲能技術(shù)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(yīng)性。

3.壽命長

根據(jù)上述儲能電站指標(biāo)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(lǐng)域公認(rèn)壽命較長的抽水蓄能相當(dāng)。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(dāng)然，身為一項并不成熟的技術(shù)，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(shù)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(xué)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(shè)及運維存在安全風(fēng)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(fēng)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(shù)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(shù)，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(shù)?，F(xiàn)有的技術(shù)指標(biāo)中的不足也很有希望隨著未來技術(shù)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(biāo)。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(guān)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(shù)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(fēng)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(zhǔn)備好了嗎?