2023年新型储能:六大核心技术路线(三)
飞轮储能
1.工作原理
飞轮储能,一种通过旋转“陀螺”来储能的物理储能技术。
工作原理是:利用高速旋转的飞轮所拥有的惯性来储存能量。充电时,飞轮电动机加速旋转,把电能转换为飞轮的机械动能并储存起来;放电时,由高速旋转的飞轮带动发电机,将机械动能转换为电能。
飞轮储能系统具有响应快、寿命长、温度适应性好、效率高、容量大、对环境友好等优点。
2.发展潜力
据CNESA数据,截至2022年9月底,中国已投运飞轮储能项目累计装机量仅6.66MW。
相比于其他储能技术,目前飞轮储能成本仍较高,装机规模在储能市场中的占比还是很小。但材料主要是钢材和电子元器件原材料成本较低,大规模制造后成本下降;此外,设备可精确测量和控制机械损耗很小,维护成较低。
飞轮储能目前主要应用在:电网调峰调频、轨道交通、航空航天、军工、UPS电源、储能式电动汽车充电桩等领域。
2023年,值得关注的是飞轮储能在电网调频中的应用。
在电网调频过程中,飞轮系统可随着电网的变化快速、有效地进行有功/无功补偿,平抑波动负荷,缓冲发电输出瞬变,为电网稳定性保驾护航。飞轮储能对电网调频的价值更多的是陪伴作用,目前比较常见的应用是与火电及其他机组配合进行调峰调频,作为陪伴式的辅助调节手段。
2021年11月宁夏灵武电力光火储耦合22MW/4.5MWh飞轮储能工程开工,在600MW火电机组配置22MW/4.5MWh飞轮储能进行调频,提高火电机组精准灵活性。
△灵武项目飞轮储能平面效果图
在部分省份发布的新型储能示范项目中,也出现了百兆瓦级的飞轮储能示范项目,如河北省的河北建投新能源围场飞轮储能示范项目、国合节能设备有限公司贝肯(石家庄)井陉飞轮储能示范项目容量规模均达100MW;此外也有飞轮储能与磷酸铁锂、钠离子等的混合储能示范项目。
重力储能
1.工作原理
重力储能,是利用建筑物、山体、地形等高度差,通过将“重物”运上运下,实现电能和重力势能之间的转换,进而储电与发电。目前重力储能形式有:“搬砖储能”、矿井储能、活塞式储能、轨道机车储能、缆车储能等。
2022年,国内首个采用重力储能技术开发商Energy Vault公司解决方案的重力储能示范项目在江苏如东开工,项目规模25MW/100MWh,预计将于2023年初投入商业运营。
如东重力储能示范项目效果图
2022年1月30日,中国天楹旗下控股子公司AtlasRenewableLLC与重力储能技术开发商Energy Vault公司签署了《技能答应运用协议》,EV公司授权Atlas在中国区(含香港和澳门)独家运用答应技能建造和运营重力储能体系设备。
中国天楹引进的EV公司重力储能技术方案是“Energy Vault Resiliency Center”(EVRC)。EVRC原理是:采用建筑机械流程和能源管理系统来储存和释放电力。当可再生能源发电高时,EVRC利用能量将30吨的砖块“搬”到高处,将势能存储起来,当需要电时,EVRC通过控制砖块下降,将动能释放回电网。EVx是EVRC系统的模块化建筑砖,每个EVx建筑砖可以转化电量10MWh,可通过砖块的叠加,实现储能的灵活配置。
2.发展潜力
“搬砖储能”系统转换效率为80%-90%,寿命达25-40年。据EV公司公开数据,重力储能项目初始投入成本在3000元/kWh左右,度电成本在0.5元/kWh左右,具备一定成本优势。
除了江苏如东项目,2022年以来,中国天楹与贵州毕节人民政府、内蒙通辽市人民政府、湖北省宜昌市人民政府、中国投资协会、三峡建工、中建七局、国家电投、中电建、国网综能等单位达成战略合作,合作内容均有涉及重力储能。
毕节市“风光水储”一体化能源基地,将建设不低于40万千瓦时的重力储能项目;通辽千万千瓦级风光储氢氨一体化零碳产业园,重力储能规模2GWh;与国家电投浙江公司协议中,在长三角地区获取不低于1GWh重力储能项目;与中电建水电公司协议中,力争在“十四五”期间在全国共同开发投资不少于2GW的重力储能电站。
作为较为“冷门”的新型储能技术路线,重力储能具有建设周期短、转换效率高、寿命长、度电成本较低等优势。随着百兆瓦级项目的落地,重力储能也将逐渐走上商业化道路。
2023年,你更看好新型储能哪一条技术路线呢?