
一種新型儲能技術最近在我國迎來布局熱潮,這種技術叫重力儲能。
它的原理是利用多余的電力把水泥磚塊等重物提升到高處,等需要用電時再放下重物。國內首個重力儲能技術應用示范項目目前正在緊鑼密鼓地建設中,這個項目建成后的工作方式是——在一座高度達百米以上的建筑內,通過吊起和放下磚塊,實現儲能和發電。把重力勢能轉化為電能。不同的是,重力儲能在山體、地下豎井、地面建筑等多個場景中都能應用。
重力儲能電站的發電壽命長達30-35年,接近抽水蓄能,但它的建設周期最短卻只需要6個月左右,大幅低于抽水蓄能電站5年左右的建設周期。此外,抽水蓄能電站需要建設水庫,可能會對生態環境有一定影響,而重力儲能電站則很少有這方面的顧慮,甚至還能直接利用廢棄礦井發電。
看到這段文字,我想到了電梯發電的問題。
2022年7月31日,位于武漢市東西湖區金銀湖北岸的中建三局一公司新總部大樓項目開工。這是國內技術最領先的近零碳智慧公共建筑,總建筑面積約7萬平方米。以綠色建筑為基礎,通過最大限度利用可再生能源、最大限度提高圍護結構熱工性能等六大節能減碳專項設計,逐步完成從“綠建三星”到近零能耗,再到近零碳建筑的遞進。
在利用可再生資源方面,將在屋面設置光伏板,立面設置光伏玻璃幕墻,總光伏發電面積達15200平方米,總裝機容量1.4兆瓦,年發電量86萬度,是目前全國光伏面積和總裝機容量最大的公共建筑。施工過程中將采用45項低碳建筑技術,其中引領技術11項、示范技術34項。相較于基準建筑,預計每年將減少二氧化碳排放約6200噸,實現建筑本體節能率85%,可再生能源利用率24.3%。
簡單來說,就是把一座大樓建成發電廠。這就是“城市新能源”的概念。
接著,8月上旬,中建三局投資建設的這座稱為“壹號大廈”項目設計方案評審會在漢召開。7名中國工程院院士、2名行業專家——中國工程院院士任南琪、劉加平、肖緒文、孟建民、丁烈云、吳志強、梅洪元,全國工程勘察設計大師李霆,中國建筑科學研究院副總經理王清勤組成專家評審組,分別在武漢和線上參加評審。中建三局黨委書記、董事長陳衛國等高層親自聆聽。
經質詢討論,專家組一致同意通過壹號大廈近零碳智慧建筑方案設計審查,認為項目針對武漢所處地域氣候特征,從被動式設計、高性能圍護結構、高效空調系統構建、可再生能源利用、綠色建造和智慧運維等六個維度,進行節能減碳專項設計,方案可行,技術先進。同時,專家組從建筑微環境控制、建筑熱工優化、可再生能源高效利用、智慧建筑、健康建筑及海綿城市技術等角度,對項目方案提出進一步優化建議。
我印象最深的是電梯如何發電?
同濟大學教授吳志強院士建議設置電梯井道風力發電系統,利用電梯上下運動產生的風力發電。
中國建筑集團首席專家肖緒文院士指出,要用足電梯轎廂勢能,把轎廂下行時曳引機產生的電能儲存起來,轎廂上行時優先使用,實現上行耗電,下行發電。
2021年12月,去過上海黃浦區人民政府的人,會驚奇的發現,辦公樓里的升降電梯液晶屏上會顯示著,“歡迎乘坐能量回收綠色節能電梯”。
就是在普通的電梯上加裝了能量回饋裝置。在電梯重載下行及輕載上行過程中,電動機處于發電狀態,能量回饋裝置可以將這些電能轉換為符合電網質量的交流電,供大樓內部使用,實現電梯發電“自產自用”。
根據統計,垂直電梯平均用電約為40度/天,發電效率約為15~45%之間,每天的發電量約在6~18度左右,一臺電梯一年的發電量可高達2000~6000度,相當于1~2噸燃煤的發電量。
區政府老舊電梯改造升級中,協調上海三菱電梯有限公司和上海吉盛網絡技術有限公司運用能量回饋、物聯網、多媒體等多種技術,將電梯發電的節能信息直接搬到了屏幕上,轎廂液晶屏會實時顯示電梯昨日發電量、累計發電量、回饋電網度數等數據。
從理論上說,與空氣儲能項目相近。
2022年,應城招商引資效果不錯。其中有投資50億元的300兆瓦空氣儲能項目。
2022年7月26日,中國能建主體投資的世界首臺(套)300兆瓦級非補燃壓縮空氣儲能示范工程,在湖北應城市舉行開工儀式。該工程建成后,將在非補燃壓縮空氣儲能領域實現單機功率世界第一、儲能規模世界第一、轉換效率世界第一。定能助力云應成為湖北“儲能之都”。
什么是壓縮空氣儲能?
以鹽穴作為儲氣容器為例,簡單來說壓縮空氣儲能就是利用低谷電壓縮空氣存儲于鹽穴中,在高峰用電時釋放高壓空氣做功發電。整個過程通過空氣的壓縮和釋放來實現電能的存儲和輸出。
我國鹽穴資源豐富,造腔后密封性良好且多數處于閑置狀態,用鹽穴來裝空氣進行資源整合利用,可利用的空間非常大。應城地區地下鹽穴資源豐富,已累計形成地下溶腔170多個,鹽穴空間4000余萬方,僅現存鹽穴即可支撐3GW級儲能基地建設。已經有其他央企來商談。
鹽穴的高壓空氣被釋放出來后,需要加熱膨脹以產生更大的推力,維持系統的循環運行。目前世界上大部分投運的鹽穴壓縮空氣儲能電站都需要燒煤或天然氣來加熱空氣,這個過程就叫做“補燃”,不可避免地會產生污染物排放。
不依賴外界能源,是利用自身的“內循環”,將壓縮空氣過程中產生的大量熱能儲存起來。待發電時,再將儲存的熱能釋放,成為天然的“助推劑”。儲能、發電整個過程全部是物理過程,所以沒有任何燃燒、排放,這個過程就叫做“非補燃”。
壓縮空氣儲能最大的技術難點其實在于地下儲氣庫,地上部分的設備與系統集成,基于傳統的火電建設已非常成熟,而地下鹽穴的埋深往往在七八百乃至上千米,中國能建與中科院巖土所等地下鹽穴權威機構開展深度合作,共同打造深地儲能中心。
上周應城之行,從工地路過。一片繁忙的景象。只占地300畝,大部分建筑在地下。這給統計局出了一個難題:地面上沒有什么建筑物,怎麼報這么高的投資數據?
統計局工作要與時俱進。