全球儲能產業發展動態綜述

朱文韻

上海科學技術情報研究所

在能源互聯網的發展進程中，清潔能源將得到快速發展與利用，同時，可再生能源在清潔能源中的占比也將逐漸增大。可再生能源發電具有隨機性、間歇性，可再生能源發電并網對于傳統電網將產生巨大的沖擊，產生電壓波動、頻率波動等狀況，危害電網的安全。儲能不僅可提高常規發電和輸電的效率、安全性和經濟性，也是實現可再生能源平滑波動、調峰調頻，滿足可再生能源大規模接入的重要手段，同時也是分布式能源系統、電動汽車產業的重要組成部分，在能源互聯網中具有舉足輕重的地位。隨著各國將儲能技術列入戰略規劃，儲能市場投資規模不斷加大，新興技術研發瓶頸不斷突破，儲能產業的產業鏈及其商業模式逐漸成熟，現綜述如下。

1 并網儲能技術以水力儲能為主，新興儲能技術性能優勢明顯

儲能技術主要分為物理儲能（如抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等）、化學儲能（如鉛酸電池、氧化還原液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池）和電磁儲能（如超導電磁儲能、超級電容器儲能等）三大類。物理儲能是目前最為成熟、成本最低、使用規模最大的儲能方式，化學儲能式應用范圍最為廣泛、發展潛力最大的儲能技術（見表1）。

表1 主要儲能技術

圖1 儲能技術成熟度曲線

不同的儲能技術目前所處的開發和應用的階段也不盡相同。從澳大利亞可再生能源署繪制的儲能技術成熟度曲線看（見圖1），水力蓄能是最成熟的技術，全球并網中的儲能技術應用，水力蓄能占比達到99%，其次是氣壓縮技術、鈉硫電池和鋰離子電池均處在應用階段，其未來的成本有望進一步降低。其中已應用或正處于研發階段的鋰離子電池的種類也各不相同，包括鈷酸鋰電池、鎳鈷錳酸鋰電池、鋰錳氧化物電池、氧化鈦酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鋰聚合物電池等。相比其他處于應用階段的儲能技術，鋰離子電池儲能技術的響應時間更快，能及時并持續向電網供電，確保電網的穩定性。目前，鋰離子電池技術的研究熱點在于提高能源密度，從而降低成本，符合商業應用的經濟性要求。鉛酸蓄電池的制造商正在優化其技術，通過合并電極中的碳，結合超級電容或者其他方式開發“先進鉛酸蓄電池”。

其他新興技術包括液態空氣儲能系統、非/低燃料起壓縮儲能、地下水力蓄能和納米超級電容，這些儲能設備具有低成本、充電塊、高功率密度、高能效、高可靠性、高循環次數、低碳以及低放射性等特征。

2 美日中領跑全球市場，澳洲、印度等新興市場涌現

截至2015年年底，全球累計運行的儲能項目裝機規模達146.1 GW。中國的累計運行的儲能項目裝機容量達23.7 GW，排名全球第二，智利是唯一進入全球儲能裝機規模前十名的南美洲國家，德國則是歐洲儲能裝機比重最大的國家。

抽水蓄能應用規模最大，截至2015年12月全球總裝機量達142.1 GW，日本、美國和中國的裝機規模處于前三位。抽水蓄能機組在一個國家總裝機量中所占比重的世界平均水平為3%左右，部分國家已超過10%，如奧地利（16.3%）、瑞士（12%）、意大利（11%）、日本（10%）、法國（13%）、德國（11.2%）。

2015年，電化學儲能、機械儲能及熱儲能發展也較為迅速。熱儲能占比最大為43%，西班牙、美國、南非累計裝機量較為突出，累計占全球熱儲能的97%；全球電化學儲能項目裝機量達910 MW，美國、日本和中國的電化學儲能累計裝機量位列全球前三名，占比分別為43%、33%和11%。

在電化學儲能結構中，鋰離子電池和鈉硫電池占比分別為40%和38%，其次是鉛蓄電池、液流電池，比例分別為13%和6%；在中國電化學儲能市場，鋰離子電池裝機份額最大達66%，其次是鉛蓄電池和液流電池，比例分別為15%和13%。

從區域分布看，雖然美歐、中日韓地區依舊占據儲能項目裝機的領先地位，新興市場表現同樣突出，特別是澳大利亞，2015年新增項目裝機同比2014年增長356%，系統裝機數量從2015年年底的500個增到2016年的5 000個，這主要是因為家庭用戶紛紛使用儲能系統，致使澳大利亞成為全球排名第五的分布式儲能市場，僅次于美國、日本、德國、英國。除澳大利亞，東南亞、印度、加勒比海地區、非洲及南美洲等地在2015年也開展若干儲能項目，這些地區擁有優越的風、光資源，但電網設施和經濟并不發達，有的項目是依靠國際組織、國外政府、國外企業等援助計劃而展開，有的項目是通過政府公開招標引進國外企業的先進技術或解決方案。未來，這些地區市場發展空間有望進一步擴大，以印度為例，到2020年該國儲能市場規模將超過15 GWh，是當前的125 000倍。

3 美國儲能市場規模與投資爆增，利益相關方積極部署下一步規劃

2015年美國新增儲能裝機容量達到221 MW，同比增長243%，儲能市場規模4.32億美元，與2014年的1.34億美元相比增長222%。其中，鋰離子電池占到2015年總裝機規模的96%，這一數據在2014年為72%，且主要表現為大型示范項目。

2015年美國儲能市場總投資36 500萬美元，其中電池技術投資占到50%，軟件控制技術投資占40%。美國GTM研究公司預計，到2019年美國儲能裝機規模將超過1GW，2020年則預計達到1 662 MW，是2015年的8倍。其中戶用儲能裝機規模在總規模中的占比將持續增大。2020年美國儲能市場規模將達到25億美元，是2015年的6倍。其中公用事業級的儲能市場規模最大，將超過10億美元。

2016年6月16日，美國白宮召集電力監管方、電力公司、市政當局、能源開發商等儲能行業利益相關方召開“建設智能電力市場擴大可再生能源和儲能規模會議”（見表2）。

4. 日本長期扶持儲能技術發展 ，電池儲能技術實現商業化應用

政府政策層面，2014年5月，日本經濟產業省發起新一輪針對鋰離子電池儲能系統的補貼計劃，共劃撥100億日元。其中，家庭用戶的補貼上限為100萬日元，商業用戶的補貼上限則為1億日元。根據計劃安排，只有滿足系統容量大于或等于1 kWh，以及獲得國家可持續開放創新計劃的SII技術認證 的鋰離子電池儲能系統才能夠申請這筆補貼。日本政府希望通過開展這項計劃可以借助儲能，提高可再生能源的利用比例，有效地管理峰值負荷、提高電力穩定性，幫助政府衡量大規模生產對電池成本的影響。2015年1月，日本經濟產業省再次提供8億美元用于支持工業、商用和住宅用戶儲能系統建設（見表3）。

表2 2016年美國“建設智能電力市場擴大可再生能源和儲能規模會議”要點

2016年4月，日本政府發布的《能源環境技術創新戰略2050》，將儲能列入其中，指出研究低成本、安全可靠的快速充放電先進蓄電池技術，使其能量密度達到現有鋰離子電池的7倍，成本降至1/10，應用于小型電動汽車后續航里程達到700 km以上；該技術還將用于可再生能源，實現更大規模的可再生能源并網。

市場發展層面，依據Yano研究所研究報告統計與預測，2015年，日本儲能市場規模為581 491 kWh，同比增長94.1%，居民住宅用儲能系統占比超過50%。預計2017年市場預計將快速發展至1 195 708 kWh，2020年則將達到3 306 600 kWh。

技術發展層面，日本經濟貿易產業省提出的高性能的儲能技術路線圖（見圖2），到2040年儲能設備壽命由10年延長至20年，費用由40 000日元/kWh降至15 000日元/kWh。通過研發金屬空氣電池、加強型鋰電池、鈉硫電池、氧化還原液流電池、鎳金屬氰化物電池、加強型鎳氫電池、新概念電容器，大力提高電池儲能運行性能，進一步降低應用成本，同時加快發展儲能關聯技術的研發，包括：住宅能源管理系統、大廈能源管理系統、地方級別的能源管理系統。

5 我國政策助推儲能市場成熟化發展，工業儲能先行帶動戶用儲能

儲能產業在國內雖然起步較晚，但在政府支持下，近幾年發展速度令人矚目。根據中科院信息咨詢中心（CICCAS）的調查，截至2015年12月底，大陸地區電力儲能（不含抽水蓄能、壓縮空氣和儲熱）累計裝機規模達105.2 MW，涉及136個項目（包括建成、竣工、投運和在建）。

2015年以來，國內對儲能產業的扶持政策密集出臺。儲能列入“十三五”規劃百大工程項目，首次正式進入國家發展規劃。同時，儲能行業“十三五”規劃等相關政策亦已開始編制，后續有望陸續出臺。預計“十三五”期間儲能將成為國家相關科技計劃重點支持的方向之一，科技經費將持續支持儲能的前沿技術、示范應用及對商業模式的探索。新一輪的電改，特別是電價改革和用電側的開放政策，都將為儲能開拓新的增長點。

同時，國家發改委、國家能源局近期聯合下發了《能源技術革命創新行動計劃（2016-2030年）》和《能源技術革命重點創新行動路線圖》，要求研究太陽能光熱高效利用高溫儲熱技術、分布式能源系統大容量儲熱（冷）技術。研究面向電網調峰提效、區域供能應用的物理儲能技術、可再生能源并網、分布式及微電網、電動汽車應用的儲能技術，掌握儲能技術各環節的關鍵核心技術，完成示范驗證，整體技術達到國際領先水平，引領國際儲能技術與產業發展。

2016年6月，國家能源局下發《關于促進電儲能參與“三北”地區電力輔助服務補償（市場）機制試點工作的通知》國能監管[2016]164號。《通知》明確，在發電側建設的電儲能設施，“可與機組聯合參與調峰調頻，或作為獨立主體參與輔助服務市場交易”；用戶側建設的電儲能設施，“可作為獨立市場主體或與發電企業聯合參與調頻、深度調峰和啟停調峰等輔助服務”。這意味著，無論是發電側還是用戶側，儲能都獲得了獨立市場地位。同時，通知明確了電儲能的補償、結算方式，在發電側，“電儲能放電量等同于發電廠發電量，按照發電廠相關合同價結算”。用戶側的電儲能，“充電電量既可執行目錄電價，也可參與電力直接交易自行購買低谷電量，放電量即可自用，也可視為分布式電源就近向電力用戶出售”。

表3 2015～2016年日本儲能技術重要商業化應用

圖2 日本高性能儲能技術路線圖

在各細分應用領域中，儲能市場將率先在公用事業領域發力，由輸配側向用戶側，甚至戶用儲能的滲透成為不可逆轉的趨勢。由于我國分布式微電網建設尚處于起步階段，較國外差距較大，絕大多數儲能裝機重點在輸配側，用戶側家庭/社區分布式自發電儲能發展較緩慢。可以預見，到2020年國內儲能產業市場規模將超過2 000億，其中占比最高的兩大領域為風光電站配套儲能和分布式發電及微網儲能，其次還包括新能源汽車儲能以及充電站市場、通信基站儲能、軍事裝備及基地、政府機構、偏遠地區微網等。

6 全球儲能市場發展前景廣闊，技術措施和市場規范配套開發

越來越多的研究認為儲能可能是實現未來能源系統變革的基礎，是協調能源互聯網、分布式電源、微電網、智能家居等應用的關鍵環節，全球各大機構對未來全球及中國的儲能市場規模預測顯示，儲能市場發展潛力巨大：據Navigant研究機構的估計，2016年全球商業和工業儲能部署規模約為499.4 MW，產業收入約為9.684億美元，2025年部署規模將達到9.1 GW，產業收入則將達到108億美元，其中工業建筑對儲能系統的部署規模超過9.3 GW；美國麥肯錫咨詢公司預計到2025年儲能市場價值將達到0.1～0.6萬億美元；市場調研機構HIS預測僅2016年全球儲能市場容量將由2015年的140萬kWh增長至290萬kWh，到2025年，全球并網儲能系統容量則將激增至2100萬kW，其中鋰離子電池將占全球儲能市場的80%以上；2016儲能國際峰會發布的《儲能產業研究白皮書2016》提出，到2020年中國儲能總裝機規模最高將達24.2 GW，2020年市場規模將達1 000億元（見圖3）。

圖3 并網儲能市場主要10個國家預測

國際能源署（IEA）發布的《儲能技術路線圖》國際能源署預測美國、歐洲、中國和印度到2050年將增加310GW并網電力儲存能力，投資規模至少達到3800億美元。路線圖提出未來十年（2015—2025年）內成功開發和部署儲能技術所需要開展的重要行動建議：（1）確定近期具有成本效益的市場并支持在這些領域的部署。（2）激勵現有儲能設施的改造以提高效率和靈活性。（3）通過消除價格扭曲和產生利益疊加打造良好的市場監管環境。（4）支持還沒有廣泛部署的技術開展示范項目和處于早期發展階段的儲能技術研究開發，包括高溫蓄熱和可擴展電池以及混合儲能系統。（5）建立國際標準綜合數據集，并隨著儲能技術進步進行遞增式修訂。（6）完成已建儲能設施的評估，定量化評價在特定區域和能源市場的儲能價值。（7）開展國際和國家層面數據合作以加速研究、監測進展和評估研發瓶頸。

節能信息與動態

“盤活存量資產企業對接會”召開

1月17日，上海市產業結構調整資源要素盤活推進聯盟召開“上海市產業結構調整盤活存量資源企業對接會”。幫助有意向、有需求的企業與長三角及外省市工業園區對接。上海市相關工業集團、區經委，約30家長三角及外省市工業園區、40家本市相關企業相關代表130人參加會議。

市經濟信息化委產調處姜寧處長在會上致詞，聯盟秘書長陳清作工作報告，聯盟平臺負責人介紹項目盤活成功案例。會后，外省市園區與本市企業雙方進行深入對接，部分企業達成了愿意入駐外省市園區的初步意向。

據介紹，聯盟今后將按照市場化、法治化方向，創新實施企業服務、盤活存量資源要素、產業政策引導等服務，為優質實體項目落地騰出新的空間，為加強長三角區域相關工業園區合作，服務全國兄弟省市，提供交流及對接服務平臺服務，解決企業實際問題，營造良好的產業發展與合作共贏模式。