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由中國(guó)天楹股份有限公司及旗下控股子公司AtlasRenewable攜手瑞士重力存儲(chǔ)技術(shù)公司EnergyVault合作開發(fā)的中國(guó)首個(gè)重力儲(chǔ)能系統(tǒng)項(xiàng)目近日開工建設(shè)。這個(gè)采用了新型機(jī)械式儲(chǔ)能技術(shù)的重力存儲(chǔ)項(xiàng)目，可以利用重力原理實(shí)現(xiàn)能源存儲(chǔ)，即將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，再通過大型發(fā)動(dòng)機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。

重力存儲(chǔ)技術(shù)在幾年前還處于理論研究階段，但隨著全球多個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目問世，已邁出了商業(yè)化的第一步。重力存儲(chǔ)技術(shù)不僅可以在電力調(diào)峰、系統(tǒng)調(diào)頻、風(fēng)光并網(wǎng)等方面發(fā)揮重要作用，還能幫助終端用戶錯(cuò)峰用電，提高整體能源使用效率。

中國(guó)首個(gè)重力儲(chǔ)能項(xiàng)目開工

這個(gè)名為EVxTM的重力儲(chǔ)能系統(tǒng)容量為10萬千瓦時(shí)，應(yīng)用于江蘇省如東縣的一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)。作為中國(guó)首個(gè)公用事業(yè)級(jí)重力儲(chǔ)能項(xiàng)目，被業(yè)內(nèi)寄予厚望。中國(guó)天楹、AtlasRenewable和EnergyVault于1月底達(dá)成了可再生能源存儲(chǔ)的許可和特許權(quán)使用費(fèi)協(xié)議，其中包括價(jià)值5000萬美元的技術(shù)授權(quán)許可協(xié)議，允許AtlasRenewable在中國(guó)電力市場(chǎng)使用EnergyVault專有的重力存儲(chǔ)技術(shù)及其能源管理和資產(chǎn)優(yōu)化軟件套件。

“中國(guó)首個(gè)重力儲(chǔ)能系統(tǒng)項(xiàng)目的開建，是我們技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。”EnergyVault董事長(zhǎng)、聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官RobertPiconi表示，“重力存儲(chǔ)技術(shù)作為一項(xiàng)關(guān)鍵賦能技術(shù)得到認(rèn)可和部署，將為綠色能源轉(zhuǎn)型帶來更強(qiáng)動(dòng)力。”

江蘇如東EVxTM重力儲(chǔ)能系統(tǒng)采用了EnergyVault設(shè)計(jì)的EVx復(fù)合塊，這些復(fù)合塊用低成本和可就地取材的材料制成，包括當(dāng)?shù)赝寥?、礦山尾礦、燃煤殘軋殘?jiān)夯遥┖蛨?bào)廢的退役風(fēng)力渦輪機(jī)葉片等。

一個(gè)EVx的存儲(chǔ)容量為10萬千瓦時(shí)，相當(dāng)于2.5萬個(gè)家庭一天的用電需求?；谀K化的架構(gòu)形式，不同的重力儲(chǔ)能系統(tǒng)可以“搭建”成不同數(shù)量的EVx，大小和布局都可以自由調(diào)整，這意味著儲(chǔ)存容量從兆瓦時(shí)至吉瓦時(shí)都可實(shí)現(xiàn)。

EnergyVault指出，重力存儲(chǔ)技術(shù)可以在維持電力可靠性的情況下幫助公用事業(yè)公司、獨(dú)立發(fā)電商和大型工業(yè)能源用戶大幅降低平準(zhǔn)化度電成本。

探索更多應(yīng)用場(chǎng)景

EnergyVault并非唯一研發(fā)重力存儲(chǔ)技術(shù)的公司，英國(guó)綠色工程初創(chuàng)公司Gravitricity也是其中一員。去年4月，Gravitricity成功試驗(yàn)了其首個(gè)重力存儲(chǔ)技術(shù)項(xiàng)目。Gravitricity高級(jí)測(cè)試和模擬工程師JillMacpherson表示，這個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目產(chǎn)生了250千瓦的瞬時(shí)功率，可以短暫維持約750戶家庭的用電需求。“這個(gè)系統(tǒng)可以很容易地更換單個(gè)組件，擁有長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的使用壽命。”

目前，Gravitricity正研究在英國(guó)、東歐、南非、智利等國(guó)家的廢棄礦井中應(yīng)用此類重力儲(chǔ)能項(xiàng)目。這些礦井的深度可以容納一個(gè)全尺寸的重力裝置，該裝置可以向下延伸至少300米。

國(guó)際能源工程類學(xué)術(shù)期刊《能源》的最新研究指出，國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所（IIASA）的研究團(tuán)隊(duì)正在通過重力存儲(chǔ)技術(shù)將摩天大樓變身巨型電池的前景，以利用電梯和高層建筑的垂直高度來儲(chǔ)存和釋放能量。

高層建筑都配備電梯，可以直接利用這些電梯而無需額外投資或占用空間，即可充分發(fā)揮重力存儲(chǔ)技術(shù)帶來的潛在能量釋放。IIASA表示，儲(chǔ)能潛力與建筑高度成正比，像迪拜哈利法塔這樣的摩天大樓估計(jì)重力儲(chǔ)能潛力高達(dá)0.9萬千瓦時(shí)-9萬千瓦時(shí)，美國(guó)所有高層建筑的總儲(chǔ)能潛力可能高達(dá)0.65千瓦時(shí)-6.5千瓦時(shí)，中國(guó)則高達(dá)0.73吉瓦時(shí)-7.3吉瓦時(shí)。

IIASA估計(jì)，全球現(xiàn)有高層建筑可以轉(zhuǎn)化為30吉瓦時(shí)-300吉瓦時(shí)的儲(chǔ)能，以目前的用電水平計(jì)算，上限能量足以維持美國(guó)紐約市1個(gè)月的電力需求。IIASA研究員BehnamZakeri表示：“在未來很大一部分電力來自可再生能源的情況下，像重力存儲(chǔ)這樣環(huán)保且靈活的儲(chǔ)能技術(shù)將變得越來越有價(jià)值。”

“能量電梯”和“能量倉(cāng)庫(kù)”的結(jié)合

重力儲(chǔ)能與抽水蓄能原理類似，但對(duì)站址沒有特殊要求，能量變換環(huán)節(jié)減少，因此效率更高、成本更低。與電化學(xué)儲(chǔ)能相比，重力儲(chǔ)能可以常溫常壓下運(yùn)行，性能穩(wěn)定的同時(shí)，安全性也更高。太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的間歇性、即時(shí)性推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)快速發(fā)展，重力存儲(chǔ)技術(shù)架構(gòu)更靈活，不受地理環(huán)境限制，成本控制和環(huán)境效益方面頗具優(yōu)勢(shì)。

RobertPiconi表示：“重力儲(chǔ)能就像是一個(gè)‘能量電梯’和‘能量倉(cāng)庫(kù)’的結(jié)合。當(dāng)可再生能源電力進(jìn)入時(shí)，系統(tǒng)會(huì)上升，當(dāng)需要電力供應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)下降。”他坦言，重力存儲(chǔ)技術(shù)還處于“雛形”階段，百萬千瓦級(jí)的商業(yè)項(xiàng)目效益還有待進(jìn)一步驗(yàn)證，但在可預(yù)見的未來，這一技術(shù)可以為儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展帶來不可估量的助推力。

油價(jià)網(wǎng)指出，重力存儲(chǔ)技術(shù)目前市場(chǎng)規(guī)模很小，因?yàn)橥顿Y回報(bào)未知、商業(yè)案例較少，但隨著全球能源需求持續(xù)攀升，能夠?qū)崿F(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

能源咨詢公司GuidehouseInsights預(yù)計(jì)，到2024年-2025年，亞太地區(qū)將超過北美成為全球最大公用事業(yè)規(guī)模儲(chǔ)能市場(chǎng)，累計(jì)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將達(dá)71.4吉瓦。2021年-2030年間，全球公用事業(yè)規(guī)模儲(chǔ)能市場(chǎng)的年均復(fù)合增長(zhǎng)率為25%，到2030年儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將超過30吉瓦。在此背景下，重力儲(chǔ)能這一突破性的創(chuàng)新技術(shù)大有可為。

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