摘要：储能行业在国民经济中具有重要地位，对于提高能源自给率、节能减排等方面具有重要作用，但在我国尚未形成完善的行业体系，本文通过对其技术、作用、市场前景进行分析，提出了行业存在的主要问题，给出了推动储能行业和能源体系协同发展的一些建议。
关键词：储能产业；储能技术；能源体系
引言：
新一轮能源革命和电力体制改革背景下，电力系统源－网－荷各环节对储能技术提出了多样化应用需求，实现由研发示范向商业化初期过渡、商业化初期向规模化发展是" 十三五" 期间储能产业的两阶段发展目标。煤炭目前仍然是我国重要的能源来源，其关系到国民经济与人民生活。底层技术在煤矿的运用，能够更好地发挥煤炭资源的优势与特点。储能即能量储存和再利用，能量是物质的一种存在形态，表现形式多种多样，其中储电、储热、储氢等皆属于储能领域范畴。随着新能源、移动储能、传统电力行业的快速发展，我国储能产业规模将不断扩大。
1储能技术概述
1.1储能技术发展状况
早期人类通过储热、储冷满足生活水平提高的需要，近代储能产业发展随着人类对电能的储存利用而不断发展。根据储能方式不同，储能技术主要分为三类：机械储能（如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等）、电磁储能（如超导电磁储能、超级电容器储能等）、电化学储能（如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池等）。电能是清洁、高效、便利的终端能源载体，储电是解决能源供应和能源利用重要的储能方式之一。从主要储能技术发展阶段来看，在发电领域，抽水储能仍是现在及将来最大的储能领域；燃料电池、超级电容器的产业化程度不高，钠硫电池、液流电池、压缩空气储能由于其特点具有局限性，而传统干电池、铅酸蓄电池、镍铬镍氢电池又存在较重的环境污染和使用寿命不高等问题。未来相当长时间内，各方面表现相对平衡的锂离子电池仍将是电池领域的最佳选择。
1.2储能的应用领域及其作用
根据各类储能技术特征，飞轮储能以及超级电容器储能等技术在短时较大脉冲功率的场合应用较为合适，比如，瞬时停电、电压暂降等方面，还有电力系统的低频振荡抑制以及系统稳定性增强等；而抽水储能、压缩空气储能和电化学电池储能适合于系统调峰、可再生能源并入等大容量、大规模应用场合。基于全球储能技术市场，抽水蓄能等方面的技术尤为成熟，装机的规模也是最大的。然而，在新储能技术持续发展背景之下，抽水蓄能选址由于受限等，使得抽水蓄能装机方面的增长较为趋缓。目前，电化学储能已经成为各国储能产业研发以及创新的重点，其应用特点是装机量不大，运行的项目却是最多，增速也是最快的。仅仅2017年，这类项目就已经达到了1077个。而锂离子电池不管在运行、规划项目里面，都占据了电化学储能装机中最重要的地位。而本文研究的地层储能技术，则能够在煤矿中得到很好地运用，为煤矿生产节能带来重要意义。
2我国地层储能技术的市场前景
2.1地层储能技术市场现状
我国储能产业起步较晚，发展速度令人瞩目，国内储能侧重示范应用，积极探索不同场景、技术、规模和技术路线下的储能商业应用，同时规范相关标准和检测体系。根据CNESA全球储能项目库的不完全统计，2016—2017年间，我国规划和在建的储能规模近1.6GW，占全球规划和在建规模的34%，我国储能投运规模迎来加速增长。截至2017年底，我国已投运储能项目累计装机规模28.9GW，同比增长19%。与全球储能市场类似，我国抽水蓄能的累计装机规模所占比重最大，电化学储能的累计装机规模位列第二，为389.8MW，同比增长45%，所占比重为1.3%，较上一年增长0.2个百分点。在各类电化学储能技术中，锂离子电池的累计装机占比最大，比重为58%。
2.2市场驱动力
2.2.1能源利用模式的变化带来的驱动力
随着储能技术快速发展，基于燃料的储能方式将向基于电力的储能方式转变。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆主要体现在两个方面，一是燃料储能方式将转化为电能的调峰方式，二是远期电能成为主流能源形式将带动多种储能形式的技术发展。储能技术种类多、特性差异较大，未来电网中将需要多种储能技术的共同支撑[1]。制备先进的储能材料、应用新的储能原理和控制方法、实现多种储能系统的复合，储能技术与可再生能源的联用，是储能技术发展的主要趋势。
2.2.2电能利用体系的变化
电网阻塞、峰谷电价差扩大、先进电网技术应用等来自供给侧因素，也包括新能源汽车充电设施普及、储能场景化应用、微电网组建等来自需求侧的因素。供给侧和需求侧因素的共同作用将进一步促进全球新能源的布局。
2.2.3对市场的影响
（1）发电侧带来的影响①发电容量降低发电容量可以节约火电等常规发电项目的建设投资。储能电站的投运可以增加电力系统应对尖峰负荷的发电容量。2017年，火力发电单位造价约4500元／kW，陆上风电单位造价区间6600~8780元／kW，光伏单位造价约6000元／kW。从单位容量造价来看，铅蓄电池、钠硫电池、液流电池、锂电池单位容量造价都在5000元／kW以下，能够满足储能经济性要求。2017年全国发电装机容量177703万kW，尖峰负荷以2%计算，则储能可以替代的发电容量空间在3554万kW，考虑到化学能电池成本逐渐下降，以化学能电池单位造价3000元／kW计算，市场容量在1000亿元~1500亿元，可节省建设费用约300亿元~500亿元。②削峰填谷储能系统在谷段或平段充电，峰段将电全部放光，高峰放电时获得售电收益，谷段和平段的充电可参与辅助服务市场调峰，获得调峰收益。假设一套储能系统的成本为3000元／kWh，10MW／4h的储能系统总成本为1.2亿元。
3地层储能技术在煤矿的应用分析
3.1人工储水空间储能模型
这类模型目前已在不少煤矿中运用，比如三河尖煤矿等。该煤矿有段巷道在进行掘进的时候，同奥陶水贯通，并且出现了突水情况，巷道已经同巷道的封堵隔开，并形成了一个封闭的储能空间[2]。这类模型的优点在于，通过现有的巷道当作是一个储能的空间，回灌井已经抽水井难以出现堵塞情况。然而，因为巷道属于一个整体，其贯通性比较好，假如回灌井同抽水井之间的距离没有把握好，就很可能导致整个系统的效果较为低下。
3.2人工含水层的储能模型
当工作面开采结束后，应当放顶，从而形成空隙度比较大的岩层。部分煤矿由于含水较为丰富，岩层就会同含水层进行贯通。假如是贯通的，则将形成人工含水层[3]。这同天然的含水层比较，空隙度显得较大，从而使回灌井与抽水井堵塞情况减少，并使两个井产生热贯通可能性增大。
3.3深部岩土体储能模型
这是基于废弃巷道舍弃而又需要回填的情况提出来的。由于埋管较传统岩土体较深，所以单位管长的换热量就比较大，效果较高[4]。但是施工的难度比较大，对于管材的承压要求较高，而一旦出现问题，可维修的可能性也较小，对施工质量要求也特别高。
结束语：
我国地层储能技术总体上已经初步具备了产业化的基础。加快储能技术与产业发展，对于构建“清洁低碳、安全高效”的现代能源产业体系，推进我国能源行业供给侧改革、推动能源生产和利用方式变革具有重要战略意义。
参考文献：
[1]李建林，马会萌，惠东.储能技术融合分布式可再生能源的现状及发展趋势[J].电工技术学报，2016，31（14）：1-10+20.
[2]江全元，龚裕仲.储能技术辅助风电并网控制的应用综述[J].电网技术，2015，39（12）：3360-3368.
[3]胡娟，杨水丽，侯朝勇，许守平，惠东.规模化储能技术典型示范应用的现状分析与启示[J].电网技术，2015，39（04）：879-885.
[4]叶季蕾，薛金花，王伟，吴福保，杨波.储能技术在电力系统中的应用现状与前景[J].中国电力，2014，47（03）：1-5.
论文作者:李海宏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/12
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