​一种新储能方式:山地重力储能

一个由欧洲科学家组成的团队提议，利用山脉来建造一种新型长期储能模式——山地重力储能已经出现。与大型抽水蓄能一样，山地重力储能也是将重力势能作为储能手段。

山地重力储能电厂由一个类似矿山的沙子或砾石储存站和其正下方的加油站组成。工作原理是，部署一台电动机，在充电模式下将固体物质提升到高处，在需要时释放固体物质带动发电机发电。

奥地利国际应用系统分析研究所研究人员发表的研究报告称，山地重力储能可作为季节性储能解决方案，填补现有储能方式在储能规模和储能时间上的不足。尤其是可以与水力发电相结合，利用山地重力储能将一些电力成本高的地区变得有经济可行性。

孤岛电网是指由多组小型发电系统相互联合构建的局域性电网。小岛屿和微电网是典型的孤岛电网。由于要随时提供可靠的电力需求，适应电力需求或高或低的变化，通常来说，孤岛电网能源系统相对昂贵。

虽然利用风能和太阳能等可再生能源发电，对于降低小岛屿和微电网的电力成本潜力很大，然而，由于供应的间歇性和季节性等变化，可变的可再生能源需要有灵活的补充电力解决方案。此外，小岛屿和微电网的电力需求往往受到假日、季节和天气条件变化等的影响。目前市场上没有可行的技术来提供低发电量储能，尤其是低于20兆瓦、价格合理的长期储能。山地重力储能这种新型模式也许可以填补这一空白。

例如，在陡峭峡谷或山脉边缘建造两台起重机，先将材料释放到容器中，然后通过起重机和电机电缆将其运送到上层储存站。能量被储存为势能。再将沙子或砾石从上部的储存站降落到下部的储存站，储存的势能被转化为电能。

该系统非常灵活，可以很容易地改变电缆的速度、增加负载，或改变容器的数量，满足不同的能源需求。研究人员表示，与水电站和大坝等传统长期抽水蓄能方式相比，山地重力储能对环境的影响很小，效果更好。而且成堆的沙子很便宜，不会蒸发，可以无限期地使用。抽水蓄能电站的落差限制在1200米以内，而山地重力储能的落差可超过5000米。

对山地重力储能方案进行技术可行性分析认为，通过这个系统储存能量的年成本在每兆瓦时50～100美元之间。下部和上部储存站的落差越大、山越陡峭，储能的成本就越低。由于孤岛电网本身电力供应成本较高，加上采用可再生能源的间歇性，尽管山地重力储能发电成本相对较高，对于岛屿或微电网来说具有经济可行性。

该研究认为，山地重力储能在山区最具潜力，如安第斯山脉、喜马拉雅山、落基山脉、阿尔卑斯山等。最有可能应用在偏远山区和地形陡峭的小岛屿上，如夏威夷、加拉帕戈斯、加勒比海、佛得角、马德拉、印度尼西亚、菲律宾和太平洋岛屿等。这些地方的能源供应成本很高。

山地重力储能电厂的设计和运营以长周期为主，因为沙子或砾石可以储存几周、几个月甚至几年。短期能量存储，电池更可靠、更便宜、更有效。如果微电网的电力需求超过其峰值发电容量或电网中的过剩电量无法存储在电池中，就可以利用山地重力储能来补充系统的储能需求。还有一种设计是山地重力储能与水电结合。如果建设山地重力储能电厂的山上有河流，就可以用水填充容器，而不是沙子或砾石。这就创建了一个混合山地重力储能水电站，项目的可行性大大提高。山地重力储能系统的优点是可以在系统的任何高度加水，可使用山中不同高度的水流，还可以建造水库，提高山地重力储能系统的储能潜力。

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/8gI19Vy4wlk6GzmqT-oK8A

（转来源：《中国石油和化工产业观察》杂志)

http://www.chinacem.net/info.asp?id=2858