雙碳研究 | 城市新思路：用“重力”儲存可再生能源數周

城市新思路：

用“重力”儲存可再生能源數周

【Oil Price網 10月21日報道】

核心要點

全球正競相研發長期儲能方案，風險資本密集投向有望突破鋰離子電池的創新領域；
滑鐵盧大學（University of Waterloo）創新提出高層建筑重力儲能設計，通過繩索滑輪提升重物蓄能，釋放重物發電；
城市重力儲能系統具備商業化前景且技術可行，為破解可再生能源供需長期平衡難題提供新思路。

一場關乎未來能源格局的長期儲能技術競賽正在全球開展，勝出者有望占據未來最熱門能源市場的一席之地。風險投資敏銳察覺到“清潔能源下一個萬億美元級別”商機，并已投入數十億美元布局創新儲能賽道。

目前儲能領域由鋰離子電池主導。根據電車世界（EV World）的八月報告，鋰元素能量密度極高，在寒冷天氣中表現卓越，因此成為“高性能應用場景的不可或缺選擇”。但該技術也存在關鍵缺陷：鋰的生產伴隨著顯著的環境成本，更重要的是，在電網級應用中，鋰離子電池僅能儲存能量約4小時。

在能源結構劇變的當下，形成一個具備商業價值的長期儲能方案已成保障能源安全的關鍵。風能與太陽能是增長速度最快的能源，今年首次在全球能源結構中超越煤炭，但隨之而來的問題是：電網日益受制于這些產出不定的波動性能源。

與可穩定調控的化石能源不同，風光發電量取決于氣象條件、晝夜節律與季節變化。要維持電網穩定，必須依靠大規模儲能實現供需平衡。可以說，儲能技術正肩負著可再生能源革命的命脈。

要真正讓可再生能源供應能夠匹配能源需求，需要能支撐數周至數年的突破性儲能技術。比如將夏季過剩的太陽能儲存起來，用于日照縮短的冬季供暖。若能找到兼顧長期儲能與商業效益的技術，必將引發能源領域的顛覆性變革。

當前研發中的儲能方案探索百花齊放。抽水蓄能雖占據全球九成以上大容量儲能市場，但新建項目成本高昂且受地形限制，更因需修建破壞生態的大型水壩而飽受爭議。

有創新團隊嘗試將抽水蓄能轉入地下，通過高壓注水“把地球變成巨型電池”，實現數月級儲能。另一些地下方案包括壓縮空氣儲能，未來或可利用美國390萬口枯竭油氣井進行儲能。

有個新型長期儲能項目并不著眼于地下或鄉村水道，加拿大滑鐵盧大學的研究者將目光投向都市天際線——他們設計了建立在40層高樓之上的融合光伏矩陣、屋頂風機、短期鋰電池與長期重力儲能系統。

重力儲能因其原理簡潔正成為研究熱點。它的基本思路是：用多余的電力提升重物儲能，在需要時再讓重物下落發電。它的形式有很多種：既可以用多余能量吊起混凝土塊，之后放下釋放能量；也可以收集車輛下坡時產生的多余能量，幫車輛上坡時供能。而滑鐵盧大學這個項目的重力儲能系統，會用繩索滑輪系統吊起鋼塊或混凝土塊這類重物，等需要用電時，放下重物帶動渦輪機旋轉，從而產生電能。

研發團隊表示該模型機械原理可靠，商業模型驗證可行，當前主要瓶頸在于資金與產業推動。但研究者對破局充滿信心。

項目負責人穆罕默德·A·哈桑（Muhammed A. Hassan）向《光伏雜志》（PV Magazine）透露：“獨立分析顯示，可能到21世紀20年代末，該技術才能在發達市場實現可盈利、主流化應用，但還需要當前旗艦項目幾年的運營數據來驗證。目前，地面重力儲能技術已經在小規模應用中通過了商業驗證，但還沒有大規模推廣。未來三年若能持續獲得項目訂單并驗證可靠性，這項技術將迎來全面商業化。”

編譯: 周佳玲（新能源部）

審校: 鄂一鳴（新能源部）

編輯: 周佳玲（新能源部）