在能源領(lǐng)域，重力儲能技術(shù)正逐漸受到關(guān)注。其中，“搬磚儲能”是一種常見的應(yīng)用方式，但目前仍處于起步階段。9月26日，全國首個重力儲能項(xiàng)目——如東100兆瓦時重力儲能項(xiàng)目主體工程正式封頂。這個項(xiàng)目的主體建筑是一座高達(dá)148米、寬110米、長122米的35層儲能塔。這座塔將用于存放和升降重力塊，以實(shí)現(xiàn)能源的儲存和釋放。
全球首個重力儲能項(xiàng)目封頂
在風(fēng)光資源優(yōu)渥的江蘇省如東縣海濱，一座長110米、寬120米、高148米的儲能塔拔地而起。9月26日8點(diǎn)18分，中國天楹股份有限公司投資建設(shè)的個重力儲能示范項(xiàng)目——如東100MWh重力儲能項(xiàng)目主體工程順利封頂，正式步入并網(wǎng)倒計(jì)時。
中國天楹如東重力儲能項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為25MW/100MWh，創(chuàng)新采用基于人工智能控制的高效機(jī)械儲能技術(shù)，將風(fēng)、光等新能源電能轉(zhuǎn)化為勢能存儲起來；在用電高峰時，將重力塊從預(yù)定高度下放，從而帶動發(fā)電機(jī)放電，將勢能轉(zhuǎn)化為電能。整個能量轉(zhuǎn)換過程由人工智能算法及其系統(tǒng)自動控制，實(shí)現(xiàn)全程自動化運(yùn)作。
中國天楹的重力儲能技術(shù)能夠充分整合電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)資源，發(fā)揮其削峰填谷、調(diào)頻調(diào)壓、保障電力系統(tǒng)安全等多方面的功能作用。在電源側(cè)，重力儲能系統(tǒng)能夠平抑新能源出力波動，吸納盈余電力，減少“棄風(fēng)棄光”，從而提高風(fēng)光系統(tǒng)的電能并網(wǎng)質(zhì)量和穩(wěn)定性。在電網(wǎng)側(cè)，重力儲能系統(tǒng)能夠根據(jù)電力系統(tǒng)負(fù)荷的峰谷特性，優(yōu)化運(yùn)行策略，并可以作為緊急狀態(tài)下快速啟動的備用電源，保障區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)供電安全。在用戶側(cè)，重力儲能運(yùn)用場景多樣，可靈活搭配各類終端用電設(shè)備，組成能源互聯(lián)網(wǎng)，提升用電安全性和經(jīng)濟(jì)性。
中國天楹100MWh如東重力儲能項(xiàng)目的順利封頂，無疑是中國天楹“環(huán)保+新能源”雙輪驅(qū)動發(fā)展道路上的重要“里程碑”，是中國天楹重力儲能技術(shù)、新能源裝備制造能力、零碳能源技術(shù)攻關(guān)實(shí)力擲地有聲的印證。項(xiàng)目建成投運(yùn)后，將成為個商業(yè)規(guī)模重力儲能級案例。
什么是重力儲能？
技術(shù)原理。重力儲能是利用建筑物、山體、地形等高度差，利用電動機(jī)將固體重物抬升至一定高度，當(dāng)重物下降時，電動機(jī)可逆向操作并轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)，從而產(chǎn)生電力。重力儲能是一種非常簡單的儲能方式，其原理類似于抽水蓄能，即通過將“重物”運(yùn)上運(yùn)下，實(shí)現(xiàn)電能和重力勢能之間的轉(zhuǎn)換，也可以認(rèn)為抽水蓄能是以水為介質(zhì)的重力儲能，但為了區(qū)分傳統(tǒng)抽水蓄能與新型重力儲能，通常認(rèn)為重力儲能是除抽水蓄能以外的通過重力勢能充放電的儲能方式。重物一般選擇密度較高的物質(zhì)，如金屬、水泥、砂石等，以實(shí)現(xiàn)較高的能量密度。
應(yīng)用類型。目前常見的重力儲能形式有混凝土砌塊重力儲能（俗稱“搬磚儲能”）、山體斜坡儲能、礦井儲能（地下豎井重力儲能）、活塞式重力儲能、懸掛式重力儲能等，其中混凝土砌塊重力儲能已經(jīng)從理論研究、小規(guī)模試驗(yàn)發(fā)展到商業(yè)化項(xiàng)目落地階段，應(yīng)用示范相對靠前。
砌塊重力儲能：電力充裕時，利用起重機(jī)將混凝土砌塊（可達(dá)數(shù)十噸重）吊起，像積木一樣堆疊成塔，通過砌塊的升降過程進(jìn)行充放電。該技術(shù)主要由瑞士Energy Vault公司提出，并開始在我國應(yīng)用示范,其規(guī)劃在中國建設(shè)5個項(xiàng)目，總儲能容量2GWh。目前Energy Vault與中國天楹（控股子公司阿特拉斯）合作，Energy Vault提供授權(quán)技術(shù)支持，由中國天楹在南通市如東縣、張家口市懷來縣分別投資建設(shè)100MWh項(xiàng)目。
山體斜坡儲能：利用陡峭山區(qū)的地勢，通過砂石的勢能儲能，電力充裕時，應(yīng)用類似于滑雪纜車的電動系統(tǒng)將裝滿砂石的容器提升到山頂存放；用電高峰時，依靠重力將砂石從上頂運(yùn)回地面，通過釋放砂石勢能發(fā)電。相比人工構(gòu)筑物，該方式的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，承重能力更強(qiáng)，缺點(diǎn)是占地面積較大。用于提升重物的傳送方式包括軌道機(jī)車、纜車、絞盤機(jī)、直線電機(jī)和傳送鏈等。
地下豎井重力儲能：利用廢棄的礦井平臺和礦井，采用500-5000噸重的鉆機(jī)（鐵塊）作為重物，通過在150-1500米長的鉆井中重復(fù)吊起與放下重物，實(shí)現(xiàn)充放電，是一種懸掛式重力儲能。該技術(shù)由英國Gravitricity公司首次提出，2022年開始在英國建設(shè)第一個2MWh商業(yè)化儲能項(xiàng)目，同時在捷克、南非、德國等地，利用廢棄礦井開展應(yīng)用試點(diǎn)。地下豎井重力儲能建設(shè)成本較低，但選址不夠靈活，井口尺寸限制了儲能規(guī)模。
重力儲能的獨(dú)特優(yōu)勢
目前大家常聽到的儲能方式有「抽水蓄能」「化學(xué)儲能」，三者各有各的特點(diǎn)，咱們一先看一張表。
在原理上，重力儲能與現(xiàn)有成熟的抽水蓄能技術(shù)相近，一個抽水一個抽儲能質(zhì)量塊。
但抽水蓄能電站建設(shè)周期長，對地形、環(huán)境要求更高；電化學(xué)儲能功率范圍較廣?能量密度高，相較其他新型儲能技術(shù)成熟度更高，但其在大規(guī)模應(yīng)用過程中也存在熱失控、易燃等安全隱患，且淘汰的電池組件對環(huán)境影響大。
因此，綜合來看，在南通這類平原地區(qū)，重力儲能是最佳選擇。它的充放電次數(shù)不受限制，儲能安全性和穩(wěn)定性更高,且無化學(xué)原料泄露和污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。
如東重力儲能項(xiàng)目設(shè)計(jì)配置的4臺6.5兆瓦發(fā)電機(jī)，總計(jì)功率為26兆瓦。這個發(fā)電量可供夏季約4000戶居民正常使用空調(diào)等家電。按照設(shè)計(jì)，充電和放電周期都為4小時，儲能項(xiàng)目所有重力塊升降一個來回，能夠儲存釋放10萬度電。
“看天吃飯”需要“調(diào)節(jié)器”
除了地形原因外，還有一個重要的原因就是新能源發(fā)電的不穩(wěn)定性。
南通如東縣是全國海上風(fēng)電第一縣，并建有全國首個漁光互補(bǔ)一體化示范項(xiàng)目，風(fēng)電、光伏等新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。截至目前，如東地區(qū)風(fēng)電、光伏并網(wǎng)規(guī)模超600萬千瓦，預(yù)計(jì)“十四五”末將超過千萬千瓦。
然而新能源“看天吃飯”的特性，使得峰谷差本來就大的電網(wǎng)，面臨巨大的新能源消納和電力供需平衡壓力。
重力儲能技術(shù)作為新能源優(yōu)化配置儲能，是促進(jìn)新能源消納的有效手段之一，可在更大時間尺度和空間范圍內(nèi)調(diào)節(jié)互濟(jì)，實(shí)現(xiàn)高效利用，同時能有效平抑風(fēng)電、光伏發(fā)電的出力波動，提升電網(wǎng)接納可再生能源能力。
如何用好重力儲能？
利用儲能，一是“儲”，二是“用”。
存儲方面，在項(xiàng)目落地前，國網(wǎng)如東縣供電公司為項(xiàng)目選址出謀劃策，建議選擇落戶風(fēng)電、光伏密集區(qū)域，最終為企業(yè)線路規(guī)劃減少近400米電纜通道距離，成本投入大大降低。
同時創(chuàng)新打造“綠色智聯(lián)”管服平臺，分析實(shí)時采集數(shù)據(jù)，根據(jù)重力儲能容量和用戶負(fù)荷引導(dǎo)用戶調(diào)節(jié)和建議儲能運(yùn)行方式，在電網(wǎng)側(cè)實(shí)現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲”友好互動，提升綠色電能在能源消耗中的占比。
使用上，目前，國網(wǎng)南通供電公司正在全省率先利用重力儲能在內(nèi)的電網(wǎng)側(cè)調(diào)節(jié)資源，開發(fā)儲能系統(tǒng)效益測算功能平臺，以如東重力儲能項(xiàng)目為樣本，收集儲能運(yùn)行信息、測試儲能調(diào)峰能力，并進(jìn)行綜合分析，實(shí)現(xiàn)儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測，也為重力儲能技術(shù)的推廣、應(yīng)用提供實(shí)測數(shù)據(jù)。
原標(biāo)題：全球首個重力儲能項(xiàng)目封頂：重力儲能的潛力與運(yùn)用探索
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