“成本是锂电池的一半”,重力储能是什么?

“成本是锂电池的一半”,重力储能是什么?
2022年08月16日 16:59 选股宝APP

重力储能是通过电力将重物提升至高处,以增加其重力势能完成储能过程,通过重物下落过程将重力势能转化为动能,进而转化为电能

据日经中文网16日报道,目前利用空气和重力来储存太阳能及风能等可再生能源的新一代技术离实用化越来越近。

其中提到,初创企业Energy Vault使用了高度超过100米的塔,利用可再生能源电力驱动起重机,将使用土、灰烬、废弃物等制成的每个重35吨的砖块提升至高处进行堆放。需要电的时候,再把砖块放下去,利用此时的推动力来驱动马达发电。

据悉,抽水蓄能发电的发电效率为70%,而重力储能的发电效率达80%以上,Energy Vault还表示“其成本是锂电池的一半”。另外据估算在塔高120米、使用约6000个砖块的情况下,可以储存3.5万千瓦时的能量。

趁此机会,跟大家一起来聊一聊重力储能。

什么是重力储能?

根据技术特点的不同,储能可划分为机械储能、电化学储能、电磁储能。

其中重力储能原理与抽水储能类似,目前正处于从理论研究、小规模试验到大型商业化项目落地阶段,其通过电力将重物提升至高处,以增加其重力势能完成储能过程,通过重物下落过程将重力势能转化为动能,进而转化为电能。

这里面重力储能的储能介质“重物”主要分为水和固体物质。

水介质型重储能系统可以借助密封良好的管道、竖井等结构,其选址的灵活性和储能容量受地形和水源限制,在自然水源附近更易建成大规模的储能系统。

固体重物型重力储能主要借助山体、地下竖井、人工构筑物等结构,重物一般选择密度较高的物质,如金属、水泥、砂石等以实现较高的能量密度。

目前,重力储能技术类型主要有活塞式重力储能、悬挂式重力储能、混凝土砌块储能塔和山地重力储能四种重力储能发电技术。

重力储能有哪些优势?

据华西证券研报,重力储能优势较多,主要包括:

1)纯物理储能、安全性高、环境友好。

重力储能在重物输送、势能储存、机械能发电等工作流程中,不涉及化学反应,运行安全可靠。重力储能发电清洁低碳,对自然环境影响小。

2)强环境适应性,适宜“分布式”储能。

重物的存储、输送及发电过程没有特殊条件和要求,因此重力储能电站基本无选址、天气等外部条件限制,应用很灵活,可以实现按电力系统的需求在电网侧、电源侧灵活布局。

3)发电循环寿命长、成本低。

重物以混凝土或当地材料为主材,或者利用其他再生材料,能循环使用数十年,运行过程中重物损耗小。若取材利用合适,重物成本可以大大降低。

4)时间长且无自放电问题。

重力储能电站上下仓扩展相对容易,重物势能储存期间不会有损失,具备长时间储能的便利条件和先天优势。

当时其也有面临的困难,国联证券指出,拥有与抽水蓄能同样简单的原理,但实现起来却困难重重,导致这项技术的研发晚于抽水蓄能十几年,主要难点主要体现在2个方面:1)如何升降单个重力块充放电;2)如何升降数千个重力块充放电。

行业发展主要经历了三个阶段

据中信证券统计,第一阶段(2019年以前)为技术探讨期。为寻找高性价比的储能方式,海内外提出了基于抽水蓄能、构筑物高度差、山体落差、地下竖井等多种重力储能技术路线。

第二阶段(2020-2021年)为技术实验期。2020年7月,应用EV1技术的瑞士的5MW商业示范单元(CDU)完工并网,成功实现商业规模部署。基于该示范项目经验,2021年,EV陆续推出二代EVx技术模块和EVS储能管理集成平台。

第三阶段(2022年至今)为技术商用期。经前期项目检验,EV和Gravitricity重力储能项目预计于2022年率先落地商用。2022年1月,公司子公司Atlas获得EV技术授权用于江苏如东100MWh的重力储能示范项目,该项目预计于2022年7月投入商业运营。此外,EV与DG Fuels的路易斯安那州500 MWh合作项目预计于2022年年中开始建设。

如上文所述,目前行业正处于从理论研究、小规模试验到大型商业化项目落地阶段。

有望填补低成本+快装机储能技术空白

与电化学储能相比,其上游材料价格承压电池成本较高,质量良莠不齐。而重力储能介质主要为重力块,重力块介质将电能存储为势能,不会随着时间衰退,重力块材料来源广泛,主要来自粉煤灰、风电废弃叶片、生活垃圾、固废等,兼顾经济性同时更具有环境效益,重力储能在常温常压下进行,安全性高。

而与抽水蓄能相比,抽水蓄能存在水头损失,选址困难,建造周期长的问题,而重力储能转化效率理论接近100%,选址容易,建设周期约1年以内。

国联证券表示,总体上来看,当前电化学成本偏高、抽蓄建设缓慢的情况下,重力储能形成技术补位的功能。

其指出,重力储能技术可行性高,转化效率在85%以上。通过比对抽蓄、电化学储能等,重力储能成本介于抽蓄与电化学之间,装机速度1年以内,可以追赶风光速度助力双碳目标,同时具有安全、可拓展、长时储能、选址灵活等优点,极具应用价值。

中信证券也指出,随着风光装机规模持续提升,储能将成为必然选择,与抽水蓄能、电化学储能(以锂电池为例)等技术相比,重力储能具备安全性、长寿命等优点,重力储能蓄势待发。

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