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      重力儲能的8大應用場景
      日期:2023-10-31   [復制鏈接]
      責任編輯:sy_huamengqi 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
      經過幾年的沉淀,重力儲能逐漸向靈活發展,場景運用更趨多元化,衍生的“名詞”也是奇絕冠眾生。

      重力儲能之“搬磚儲能”

      一臺70米的起重機在無垠的沙漠中矗立,6條機械吊臂懸掛著約30噸的磚頭,由高到低緩緩落下,磚塊由礦山尾料、燃煤灰渣等廢棄物組成。這是位于瑞士Arbedo-Castione市的第一個重力儲能原型,系Energy Valut公司的偉大創舉。

      2022年,EV公司從高塔,轉向20層高的龐然大物——模塊化建筑(EVRC)。這個像積木一樣壘起的晶瑩堡壘,通過“上升”、“下降”的機械化流程、以及能量管理系統來控制電的輸入和輸出,從而儲存和釋放電力。

      當電能充足時,EVRC利用能量將30噸的磚塊“搬”到120m高處,將電能存儲起來,當需要用電時,EVRC通過控制磚塊“下降”,經由動能轉化為的電能,源源不斷地流回電網。

      EVx是EVRC的模塊磚,每個EVx模塊磚大概有1300個30噸左右的重物,可以轉化的電能為10MW。重力儲能項目不僅成本低,而且壽命長。初始投入成本約3000元/kWh,度電成本在0.5元/kWh,系統轉換效率為85%以上,壽命可達25-40年。

      如今,中國江蘇如東地區,由中國天楹投資建造的電網級重力儲能電站目前正在調試階段,預計于今年四季度并網、商用。

      這個帶有東方遠古氣息的幽綠“魔方”,總投資為10億元,建設規模是100 MWh,發電功率達25 MW,將成為全球首個商用級的重力儲能電站。

      重力儲能之“電梯儲能”

      去年,奧地利國際應用分析研究所的科學家,提出了“電梯”儲能技術(LEST)概念。電梯儲能一般有2個相互連接的存儲站點,一個位于高層建筑的底部,另一個位于建筑物頂部。在電梯下降時收集能量,在電梯上升時,釋放能量。

      一般而言,電梯搭載的物體越重,重力勢能就越大,轉換的電能也就越多。所以,電梯里需要存儲一些重物。有人會說,這也太麻煩了:一是重物會擠占人的時間和空間,二是電梯要進行一系列拖入拖出的工作,根本不可行。

      其實不然,電梯儲能系統十分智能。它會判斷電梯的日常使用情況。當電梯使用較少的時候,或者處于空窗期,才進行重物的運載,而配備的拖車機器人也會負責拾撿重物,重物一般會存放在一些偏僻的空間里。

      重力儲能之“礦井儲能”

      今年2月,同樣是上面提到的奧地利的團隊,他們提出了一種基于礦井的地下重力儲能系統(UGES),可在電價居高的時候,向地下礦井填充沙子發電,在電價便宜時,又從礦井中取出沙子儲存能量。

      但有人不免發問?光靠人力去填沙,不僅耗人,肯定也發不出電。其實,地下重力儲能系統是由豎井、電動機、發電機、上下存儲點和采礦設備構成的一個整體。豎井兩側的發電機組將每部電梯上下移動,在下降過程中發電,在返回的過程中使用部分電力。

      為了獲得最大效率,升降機會在地面裝載沙子,在礦井底部移除沙子,然后空載而歸。當電網中的能量過剩時,電梯也會攜帶部分沙子返回地面。

      一般而言,礦井越深、越寬,體積越大,儲能能力就越強,可獲得的電力也就越多。

      重力儲能之“鐵路儲能”

      2016年4月,美國能源公司Advanced Rail Energy Storage (ARES) 拿下了內華達土地管理局5500萬美元的項目,旨在利用軌道機車儲能。

      公司建造了一條6英里長的上坡鐵路軌道,配有重裝機車,機車是實心機混凝土,每輛重約4300噸,最高時速達16英里。儲電時,利用余電推動機車至坡頂“車站”,電能儲存為重力勢能;發電時,釋放機車下坡,重力勢能轉化為電能,開始發電。

      據估算,該系統配置成本約為性能相當的抽水電站的60%,使用壽命為40年,更有公司披露,系統的轉換效率高達86%。

      項目早就2017年第二季度就開始動工,建設工期為9個月。目前首個軌道機車儲能商業項目正在推進,將在美國內華達州帕倫普以南落地,建成“風光儲”一體化電站。

      重力儲能之“飛車儲能”

      遠遠看來,“纜車儲能” 就好像高山纜車。纜車儲能解決方案最早在2019年提出,由陡峭山坡、起重機、儲存容器(廢料、砂石)、電纜等組成。

      存儲電的原理與“鐵路式儲能”大同小異。儲電時,利用余電驅動發動機將裝滿砂石的纜車從山坡底移至山頂,電能轉化為重力勢能。發電時,將纜車從山坡頂部下降到底部,勢能轉化為電能。

      另外,還可與水力發電相結合,在用電高峰期用水填充儲存容器,可以實現長時儲能,連續存儲能量數月。公開數據顯示,儲能容量可達到0.5-20MWh,發電功率500~5000kW。

      重力儲能之“深海”儲能

      2016年,德國弗勞恩霍夫風能和能源系統技術研究所(IWES)開發的新型海洋泵浦存儲系統,在德國邊境的博登湖開展了第一次水上測試。

      工作原理是:直徑為30米、壁厚2.7米、存儲容量為12000立方米的中空球體,被放置海底,利用深海里的高壓海水存儲能量。儲能時,海水被電泵抽取到球體之外,發電時,高壓海水從管道中流入空心的球體中,推動水輪機發電。

      屆時,研究人員在博登湖展開了為期4周的深海測試。實驗結果表明:在相同容積增量下,儲電能力隨著深度線性增加,在700米深度時,30米直徑的海上儲能系統的儲電能力大約為20MWh。

      在沿海地區,特別是在人口稠密地區的海岸附近,例如環渤海地區,使用海洋泵浦存儲系統就有很大的潛力。

      重力儲能之儲能燈

      重力儲能不僅應用于工商業領域,也旨在挖掘生活空間。

      當我們享受著電的便利,全世界仍有超過13億的民眾、約18%的人口無電可用,大多數只能靠煤油照明。有人用重力儲能系統,發明了重力燈,僅僅依靠一塊磚頭就能實現儲能。

      重力燈懸吊著裝滿石頭、砂土的袋子,透過地心引力向下牽引來驅動裝置以產生電力,下墜3秒可產生25分鐘的光,該項計劃仍在全球25個地區試行,步入商業化指日可待。

      重力儲能之“抽水蓄能”

      抽水蓄能,是古老而常見的儲能方式,選用的重物是天然的水。通過水勢能和電能的互相轉換,進行能量的存儲和轉換,具有儲電容量大(100-3000MW)、效率高(65-85%)、壽命長(40-60年)、儲能周期不受限制等優點。

      1882年,瑞士建造了世界第一座抽水蓄能電站。往后,抽水蓄能裝機量在全球范圍內持續增長。

      近期,水電水利規劃設計總院和中國水力發電工程學會抽水蓄能行業分會近日聯合發布的《抽水蓄能產業發展報告2022》顯示,截至2022年底,我國已建抽水蓄能裝機容量4579萬KW。目前,已納入規劃的抽水蓄能站點資源總量約8.23億KW,其中已建、核準在建裝機規模1.67億KW,未來發展潛力巨大。

      不過,選址問題、投入產出失衡、審批流程繁瑣等問題凸顯,嚴重限制了抽水蓄能電站的發展。

      最后提到

      重力儲能是長時儲能的一種。這種持續時間更長、規模更大的儲能技術,未來的發展潛力不可估量。

      正如馬斯克說的那句話,這些看似新奇的儲能技術,日后不久,也許能真正改變世界。也正如近期發布的儲能政策警醒:沒有長時儲能,將無法完成碳中和。

      可見,重力儲能是時候顯露頭角了!

      原標題:重力儲能的8大應用場景
       
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      來源:國際能源網
       
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