148米的高樓不住人,也不辦公,就是為了存放重物來“搬磚”。這聽上去是不是有點匪夷所思?但是在江蘇南通還真有一座這樣的樓。
近日,全國首個重力儲能項目——如東100兆瓦時重力儲能項目主體工程正式封頂。項目主體建筑是一座長122米、寬110米、高148米的35層儲能塔,用于存放和升降重力塊。
什么是重力儲能?
重力儲能,是要把重力儲存起來嗎?其實還真差不多。
這是一種新型儲能技術(shù),其原理是利用構(gòu)筑物、自然或人工地形等產(chǎn)生的高度差,通過人工智能算法控制儲能塊的垂直提升和水平位移,實現(xiàn)勢能與電能的轉(zhuǎn)換。
▲充電模式模擬示意圖。
充電模式下,系統(tǒng)中的同步發(fā)電機作為電機使用,吸收風(fēng)電、光伏等新能源或電網(wǎng)中的富余電能,將重力塊提升到一定的高度對能量進行存儲,完成電能-機械能-勢能的轉(zhuǎn)換。
放電模式下,系統(tǒng)通過釋放重力塊帶動同步發(fā)電機發(fā)電,將電能再次送入電網(wǎng),完成勢能-機械能-電能的轉(zhuǎn)換。
▲放電模式模擬示意圖。
以如東100兆瓦時的重力儲能項目為例,該項目配備了12600塊單體重量25噸的儲能質(zhì)量塊,通過自動控制系統(tǒng)在儲能塔內(nèi)升降以達到充放電的目的,并采用“兩進一出”接線并網(wǎng)方案,即從電網(wǎng)、綠電側(cè)接線充電,發(fā)電并入電網(wǎng)。
重力儲能的獨特優(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,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。
▲抽水蓄能站。
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。
如東重力儲能項目設(shè)計配置的4臺6.5兆瓦發(fā)電機,總計功率為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,充電和放電周期都為4小時,儲能項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一體化示范項目,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“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,實現(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,在項目落地前,國網(wǎng)如東縣供電公司為項目選址出謀劃策,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)和建議儲能運行方式,在電網(wǎng)側(cè)實現(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,以如東重力儲能項目為樣本,收集儲能運行信息、測試儲能調(diào)峰能力,并進行綜合分析,實現(xiàn)儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)實時監(jiān)測,也為重力儲能技術(shù)的推廣、應(yīng)用提供實測數(shù)據(jù)。
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