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近日，國際應用系統(tǒng)分析研究所(IIASA) 的科學家們提出了一個引人入勝的解決方案，提議將摩天大樓變成巨大的重力電池，該解決方案利用高層建筑中的電梯和空置公寓來存儲能量。

這個概念很簡單，其實是利用機械類儲能中重力儲能的原理：多余的可再生能源可以存儲為勢能，通過使用它將重物提升到更高的位置。然后可以通過使用重力驅動某種發(fā)電機來釋放這種能量?？茖W家們將此概念稱為電梯儲能技術(LEST)。

電梯儲能技術就是重力儲能一種。研究人員還對電梯儲能技術(LEST)的成本進行了分析。假設所安裝的電梯已經具有再生制動能力，而且租用空間將集裝箱存放在上層和下層存儲點的成本為零。因此，唯一的成本需求是集裝箱、為增加集裝箱的質量而選擇的材料和自動拖車。用于示范系統(tǒng)成本的建筑有5000個存儲容器，平均高度差為100米，儲能成本估計為64美元/千瓦時。下層和上層存儲點之間的高度差越高，LEST儲能的成本就越低。LEST的另一個好處是，集裝箱和材料的使用壽命（占總成本的79%）超過30年。自動拖車的壽命（占總成本的21%）為5年。

重力儲能今年有望迎來技術驗證元年

2022年5月16日，中國天楹與國網就重力儲能技術研究等達成戰(zhàn)略合作。雙方將成立協(xié)作團隊、共同推進建設如東100MWh用戶側重力儲能示范項目。

早在2021年12月13日，中國天楹股份有限公司與中國投資協(xié)會能源投資專業(yè)委員會、美國STERA能源公司、天空塔（北京）儲能科技有限公司正式簽訂中國境內首個100兆瓦時重力儲能項目戰(zhàn)略合作協(xié)議。中國首次開啟重力儲能示范項目。

值得一提的是，今年2月14日，中國天楹參與投資的重力儲能企業(yè)Energy Vault于紐約證券交易所正式上市，融資總額2.35億美元。

Energy Vault主要從事重力儲能技術相關業(yè)務，即通過多余的能量將30噸重的“移動模塊”提升到空中，當需要能量時再將模塊下降，原理類似于抽水蓄能。這種移動模塊主要由燃燒殘渣、礦山尾礦、廢玻璃纖維和混凝土碎片等可用廢棄材料制造而成。

該公司銷售副總裁Omar Aoun在接受采訪時表示，這種重力儲能技術的往返效率約為80%。而且這種技術可在90%容量下存儲時間4小時，同時其規(guī)模還可以擴展。Energy Vault的儲能項目采用25MW儲能容量，持續(xù)時間為8小時，通過計算，兩英畝的占地面積、高度100米建筑將提供100MW的電力，因此1GW僅需要20英畝的占地面積。從規(guī)模來看，這種技術比電池儲能技術更具成本效益。

目前Energy Vault在瑞士已有一個正在運營的重力儲能示范項目，該項目于2020年7月并網。該公司聲稱其技術是鋰離子電池成本的51%。目前已有獨立電力生產商、大型公用事業(yè)公司到大型礦業(yè)公司等各類客戶正在接洽合作，并且已與必和必拓簽署了諒解備忘錄。據(jù)介紹，該公司首個商業(yè)化項目將于明年年底在德克薩斯州啟動。

從全球來看，重力儲能行業(yè)的應用整體還處于早期，百兆瓦級應用的技術可行性和經濟性有待驗證。

目前，全球進行重力儲能產業(yè)化的創(chuàng)業(yè)公司并不多，主要是瑞士的EV公司、美國加州的Gravity Power公司、蘇格蘭的Gravitricity等公司，但最值得關注的是EV公司，它已實現(xiàn)SPAC上市。

EV成立于2017年1月1日，是瑞士一家可再生能源存儲技術和產品研發(fā)商。曾完成多倫融資，其中于2019年和2021年獲軟銀愿景基金1.1億美元和沙特阿美能源風頭機構等機投資，并推出首個儲能吊塔產品EV1。

作為一種新型的機械式儲能，重力儲能在2022年有望迎來技術驗證的元年。

重力儲能比抽水蓄能效率高

據(jù)專家測算，重力儲能效率高于抽水蓄能。重力儲能是新興技術，原理并不復雜，通過電動機把電能轉化為勢能，把重力塊提至一定高度擺正，電力系統(tǒng)需要電能時放下重力塊，帶動發(fā)電機將勢能轉化 為機械能，轉子切割磁力線發(fā)出電能。控制是核心技術。

抽水蓄能首先建立下庫，下庫河道建壩儲水，垂直高度 500 米以上建立上庫，一般是從 山上挖出上庫，利用水泵水輪機抽水，將電能變成位能儲存，上庫下庫間有傾斜的輸水道， 傾角 60 度以上，系統(tǒng)需要時，通過輸水系統(tǒng)把上庫的水通過輸水道放下，位能轉化為動能， 沖擊水輪機轉輪，電機切割磁力線發(fā)電。

重力儲能與抽水蓄能原理類似，但是重力儲能沒有動能過程，而是位能-機械能-電能， 抽水蓄能是位能-動能-機械能-電能，能量變換環(huán)節(jié)越少效率越高，所以重力儲能效率高于抽水蓄能。據(jù)介紹，目前抽水蓄能大約為75%；目前中國天楹引進的重力儲能技術效率85%以上。

重力儲能對站址沒有特殊要求。抽水蓄能要求地質條件，下方要有河道可建壩，上方要 有山坳可以挖出上庫。重力儲能在需要的地方建立120~150 米左右的框架式結構，對站址沒有要求。

重力儲能科普

重力儲能基本原理如果就純理論來講，重力儲能是最簡單的一種儲能方式，其原理類似抽水蓄能，就是以重力造成的位能來儲存能源。當電力有多余的時候，驅動馬達將重物吊至高處，需要電力的時候，再利用重物下降的力量來驅動發(fā)電機發(fā)電。根據(jù)國外目前相關資料報道，主要有活塞式重力儲能、懸掛式重力儲能、混凝土砌塊儲能塔、山地重力儲能等重力儲能發(fā)電技術。

優(yōu)點：原理簡單，技術門檻較低；同時由于采用物理介質儲存能量，所以其儲能效率高達90%，輸出功率從0增加到100%只需要2.9秒，使用壽命在30年以上；并且不需要像抽水蓄能電站那樣對選址有較高要求，所以其建設成本僅為抽水蓄能的三分之一，度電成本也只有抽水蓄能的三分之二。

缺點：能量密度低，建設規(guī)模過大。重力儲能所需的高塔平均在百米以上，而其輸出功率僅相當于一個同等高度的風力發(fā)電機；此外，這項技術對塔吊的精度要求非常高。幾十米長的纜繩，需要做到讓5000塊磚，每一塊的位置誤差都小于幾毫米；每座高塔需要上千個水泥塊，而澆筑水泥塊則需要排放大量的二氧化碳，稍不注意就會造成碳排放比提高新能源發(fā)電比例省下來的還多。 

原標題：重力儲能技術驗證加速