储能产业研究

/中关村储能产业技术联盟/



储能产业研究

/中关村储能产业技术联盟/

大规模集中式可再生能源、分布式发电及微电网、调频辅助服务、延缓输配电扩容升级等依旧是储能在中国最主要的应用。预计到2020年，储能在这些领域的应用，理想情景下，总装机规模将达到24.2GW，常规情景下，总装机规模将达到14.5GW。

第一章　全球储能市场发展现状

一、全球储能市场概况

据中关村储能产业技术联盟（CNESA）项目库不完全统计，截至2015年底，全球累计运行储能项目（本部分数据均不涉及抽水蓄能、压缩空气和储热）327个，装机规模946.8MW。自2010年起，全球储能项目累计装机规模的增长速度趋于平稳，年复合增长率（2010～2015年）为18%，项目累计数量增长相对较快，年复合增长率（2010～2015年）达40%。

区域分布美国依然占据全球储能运行项目装机规模第一的位置，截至2015年底，美国运行的储能项目累计装机规模为426.4MW，占全球运行储能项目总装机的45%，其次是日本和中国，占比分别为33%和11%。

技术分布无论是运行中的项目还是在建、规划中的项目，锂离子电池都占据着累计装机第一的位置，累计装机规模分别为356.7MW和2.2GW，占比分别为38%和83%，其中，在建、规划项目中的锂离子电池累计装机超过其在运行项目中的六倍，未来2～3年内，相较于其他技术，锂离子电池将会迎来爆发式的增长。

应用分布在已投入运行的储能项目中，可再生能源并网领域项目的累计装机规模占比最大，为43%；而在建设和规划的项目中，辅助服务领域的累计装机规模则占最大比重，相较于该领域在己运行项目中的占比有了成倍的增长，占比达到48%。从项目数量上看，无论是己运行的项目还是处于建设和规划中的项目，分布式发电及微网领域均占据第一的位置，占比均接近总装机的60%。

厂商格局2015年分别有44家储能技术厂商、12家PCS厂商和34家系统集成商部署了储能项目（包含投运、在建、规划中的项目），涉及9种储能技术。从厂商数量上看，美国数量最多，日本和中国分列二、三位；从装机容量上看，全球排名前十的厂商中，锂电技术厂商共有七家，其他技术还包括钠硫电池、全钒液流电池和飞轮。亚洲厂商表现抢眼，共有七家厂商来自亚洲，特别是日韩地区，其中LG Chem装机规模最大，超过排名第二装机的两倍，比亚迪是唯一一家入围全球前十名的中国厂商。

二、全球储能市场投融资及政府项目资助情况

据CNESA研究部对2015年产业动态的持续追踪和不完全统计，截至2015年底，全球共有17家公司通过融资、出售债券/股权等形式，完成融资或被收购，金额总计10.2亿美元，相比上年增长了155%，主要用于提升现有产品性能、研发新技术、开发新产品、部署新项目、拓展公司新业务和新市场等。融资总额排名前五位的企业为Main Street Power（2.5亿美元）、Energizing（2.5亿美元）、SolarCity（1亿美元）、Sakti3 （0.9亿美元）和Stem（0.84亿美元）。

截至2015年底，全球政府机构对各类与储能相关的项目支持资金总计20.4亿美元。出资机构包括政府部门，及其下属的公共事业委员会、能源研究机构、贷款办公室等，支持类型包括建设投资、退税、研究经费、先进计划开发及新技术研发等。

三、2015年全球储能市场特点

2015年，全球新增储能项目（含运行、在建、规划中项目）143个，较2014年增长4%，装机规模1227.8MW，较2014年增长78%，近五年新增装机规模的年复合增长率为100%。全球储能市场在保持稳步向前发展的同时，在区域市场、应用领域与厂商业务布局上也呈现出一定的特点。

（1）澳大利亚为首的新兴区域市场逐渐涌现，加速储能全球化发展

区域分布上看，虽然美/欧/中/日/韩地区依旧占据项目装机的领先地位（超过2015年新增装机总量的96%），但同时也涌现出一些新兴市场，特别是澳大利亚，不仅是2015年增速最快（新增项目装机同比2014年增长356%）、最热门的市场，同时也是未来极具发展前景的市场。

除了澳大利亚，东南亚、印度、加勒比海地区、非洲及南美洲等地在2015年也开展了若干储能项目，这些地区拥有优越的风/光资源，但电网设施和经济并不发达，有的项目是靠国际组织、国外政府、国外企业等的援助计划而开展的，有的项目是通过政府公开招标引进国外企业的先进技术或解决方案。未来，这些地区也会有一定的市场发展空间，仅印度政府预测，到2020年印度的储能市场规模将超过15GWh，是当前印度市场的125000倍。

（2）“分布式光储模式”多地开花，推动储能商业化发展

分布式光储应用占据2015年新增项目数量第一的位置，占比为40%，同时也是近两年增速最快的领域之一，美国、日本、德国、澳大利亚和中国是分布式光储应用较多的国家。相关数据显示，分布式光储模式在各国仍将呈现快速发展的态势，特别是在近期日本零售侧市场全面打开、德国延长自发自用补贴、澳大利亚相继出台户用储能补贴等利好政策以及中国售电侧改革的进一步推进的刺激下，随着储能成本的不断下降，分布式光储模式将有极为广阔的商业前景，催生出更多的商业模式和服务模式，户用储能产品与分布式光储解决方案供应商的数量也会逐渐增多。

（3）电动汽车“车电互联”+“需求响应充电”+“梯次利用”应用研究如火如荼，助力储能应用模式新发展

近两年，特别是美国加州、德国和日本，这些可再生能源和电动汽车发展较快的国家与地区，大规模接入电网的可再生能源和电动汽车正在冲击和威胁着传统电网的结构与运行安全，而电动汽车作为一种灵活的分布式储能单元，不仅可以参与电力市场，实现削峰填谷、调频、平抑可再生能源出力波动等功能，还能通过有序充电，参与电网需求响应计划，有效规避大规模充电对电网冲击的同时获取额外收益。

此外，当动力电池性能衰减不再适用于电动汽车时，仍然可以用在一些对功率要求不高的储能领域中，既能降低项目成本又能提高电池全寿命周期的价值，还能避免资源浪费，降低环境影响。因此，越来越多的汽车厂商、系统集成商、公共事业公司、电力公司等都开始关注电动汽车“车电互联”、“需求响应充电”。

（4）龙头企业扩大海外布局，加强战略合作，推动企业国际化、多元化发展

从2015年全球储能项目的部署情况看，许多龙头企业在巩固自己现有市场的基础上，继续利用自己的技术优势，在海外寻求战略合作伙伴，进一步拓宽海外市场，带动当地储能产业发展的同时，也强化了企业自身国际化、多元化的能力。各类企业在扩大海外市场范围的路径上呈现出以下几个特点：

1）企业以“核心业务+全球合作伙伴”捆绑式进军海外市场。

2）企业以多元化业务优势进军海外市场。

3）企业以单一核心业务进军海外市场。

4）企业以海外融资形式进军海外市场。

四、全球储能市场展望

CNESA通过对过去一年产业动态的跟踪，总结了几家国外知名研究公司/机构对未来储能市场的预测，按照领域的不同，将各类预测总结如表1所示。

从表中可以看出，预测集中在未来5～10年分布式储能、分布式光伏+储能、微网等配网侧和用户侧的市场规模上，这些领域也将成为中短期内全球储能发展的热点领域。

表1　国外知名研究公司/机构对未来储能市场的预测（2015年）

相比2014年各研究机构发布的市场预测，2015年新增加了对澳大利亚和印度这两个新兴市场的预测，这两个国家均拥有丰富的可再生能源资源和一定的市场条件，并且分别发布了储能补贴和储能采购规划，2015年，诸如LG Chem、特斯拉、Sunverge、Imergy Power等知名储能厂商已经纷纷进驻这两个市场，此外，特斯拉还表示未来将重点关注公司在这两个市场的业务布局，未来5～10年，储能在这两个新兴市场将迎来爆发式增长。

第二章　中国储能市场发展现状

一、中国储能市场概况

据CNESA项目库不完全统计，截至2015年底，中国累计运行储能项目（不含抽水蓄能、压缩空气和储热）118个，累计装机规模105.5MW，占全球储能项目总装机的11%，年复合增长率（2010～2015年）为110%，是全球的六倍之多，中国储能市场值得关注。

从技术分布上看，在运行项目中，应用的储能技术主要以锂离子电池、铅蓄电池和液流电池为主，且锂离子电池的累计装机规模占比最大，占中国市场总装机的2/3。

从应用分布上看，分布式发电及微网和可再生能源并网领域的装机占比最大，二者累计装机规模超过中国市场的80%，特别是前者，无论在累计装机规模还是项目个数上均占据第一的位置，占比分别为56%和77%。

二、2015年中国储能市场特点

2015年，中国新增储能项目（含运行、在建、规划中项目）28个，装机规模37.5MW，虽然同比2014年的项目数和装机规模都有所下降，但依然在稳步向前发展。2015年是中国“十二五”规划的收官之年，同时也是为更好地迎接“十三五”的准备之年，而2015年对于中国储能市场来说，可以用“政策”、“机会”、“新模式”等关键词来总结，利好政策催生出新机会、新模式，促进储能的快速发展。

（1）新一轮电力体制改革启动，推动储能市场化发展

2015年3月，中国拉开沉寂多年的电力体制改革拉开序幕，随后相继出台了六个配套文件，促进我国电力行业在发电、售电、用电等多个环节进行改革。缺乏相应的市场机制，是除性能、成本等内在因素以外，造成中国储能推广应用较为缓慢的最主要的原因。新一轮电改将开启我国多个电力市场，例如需求响应、辅助服务、售电侧等，储能在这些领域都有广阔的应用前景，并能创造出更多的价值。

（2）微网示范项目建设指导意见出台，助力储能商业化发展

2015年7月22日，能源局发布了《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》，探索建立容纳高比例可再生能源电力的发输（配）储用一体化的局域电力系统。《意见》中，储能被多次重点提及，表明了国家对于储能的认可与重视。

近两年，无论是项目数量还是装机规模，分布式发电及微网领域一直占据第一的位置，该领域也是国内最有希望率先实现规模化商业应用的领域，在一些峰谷价差较大的地区，辅以国家和地方的光伏度电补贴政策，有若干项目已经可以预见一定的经济收益，但限于补贴力度刺激不大，市场灵活度不高等原因，致使项目的投资回收期过长，一旦国家给予一定的政策支持，该领域就能迅速向商业化方向发展起来。这份《意见》释放出利好信号，但同时也期待未来相关配套补贴政策的完善与落实，尽快实现储能的商业化发展。

（3）电动汽车及基础设施政策频出，带动储能产业发展

为了更清晰地体现整定得到参数组合的控制效果，选择偏差绝对值与时间乘积的积分(ITAE)作为系统控制性能指标[6]。ITAE的计算公式如下。

2015年，国务院、发改委、工信部、财政部、国家能源局等部门先后出台了电动汽车相关领域的政策，这些政策一方面不再仅仅停留在扶持层面，还引入了行业规范，如《汽车动力蓄电池行业规范条件》、《锂离子电池行业规范条件》，对技术和企业门槛进行了设定；另一方面将充电基础设施建设仍列为重点，将从多方面推进建设，以满足2020年全国500万辆电动汽车充电需求。此外，在这一年，动力电池回收利用被提上国家议程，将搭建上下游企业联动酌动力蓄电池回收利用体系。

上述几个方面都将推动动力电池在电动汽车领域更加规范、更加快速地发展，势必也会带动储能技术的性能突破与成本下降，进而促进储能在各领域的应用。

（4）实施“互联网+智慧能源”行动计划，催生储能应用新模式

“互联网+智慧能源”是2015年能源领域最火的话题之一，2016年初《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》发布，明确了国家建设能源互联网的方向和目标。

虽然中国的“互联网+智慧能源”研究正处在起步阶段，但是建立一个以电力系统为核心与纽带、多类型能源网络和交通运输网络高度整合的大能源互联系统，己得到多方共识。

从现阶段看，与国家提出的能源消费革命、电力体制改革相结合，分布式能源、微网、需求侧管理、合同能源管理、基于数据的能源服务等领域最有可能在近期实现能源与互联网的初步融合。

在“互联网+”智慧能源的框架下，储能不再局限于电力存储技术，储氢、储热、天然气存储等都将纳入进来。未来，储能领域有望涌现出更多的应用模式、商业模式，以促进“互联网+智慧能源”的发展。

（5）需求响应试点工作推进，增添储能应用新价值

2014年和2015年，上海、北京、苏州、唐山、佛山相继开展需求响应试点工作，有异于以往通过行政手段等来调节用电负荷，需求响应更依赖于价格等市场信号来引导用户主动减少峰荷或转移峰时用电。

除各地的补贴政策外，制定、完善尖峰电价或季节电价，鼓励电能服务企业参与试点工作等都是未来需求响应工作推进的方向，这无疑将大大增强需求响应工作的市场活力，从而催生出更多的创新产品。储能，作为一种灵活的电力资源，也势必可在其中发现自己的商机。

三、中国储能市场展望

大规模集中式可再生能源、分布式发电及微电网、调频辅助服务、延缓输配电扩容升级等依旧是储能在中国最主要的应用。预计到2020年，储能在这些领域的应用，理想情景下，总装机规模将达到24.2GW，常规情景下，总装机规模将达到14.5GW。具体如表2所示。

表2　中国储能装机规模预测（2020年）

上述预测中，并不包含抽水蓄能，按照《可再生能源“十三五”发展规划（征求意见稿）》，到2020年，我国抽水蓄能电站的总装机规模将达到40GW。

第三章　2015年储能技术动态盘点

2015年全球储能技术研发快速发展，不仅在液流电池、锂离子电池、全固态电池的性能改进方面取得了大量研究成果，而且在以铝离子电池、全气候自加热锂离子电池（lithium-ion allclimate battery（ACB）cell）为代表的新型电池体系开发也取得了突破性成果。此外特别针对锂离子电池的安全监测，研究人员也从锂离子电池内部入手，开发了多种极具应用前景的解决方案。

在收集整理2015年储能技术研发领域的代表性成果的基础上，对上述成果进行归类梳理，按照传统储能电池技术改进、锂离子电池安全问题研究、锂离子电池电极材料开发、全固态电池研发、新型电池体系设计等五个方面进行详细讨论。

一、传统储能电池技术改进

在2015年，通过制备和应用新电极、电解质材料和新催化剂体系，液流电池、金属空气电池、钠镍电池、超级电容器等储能技术均有突破性的研究成果，其中液流电池仍然是研究的热点。

液流电池：从改进或选择不同电解液、电解质出发，制备出无毒、成本更低、能量密度更高的液流电池是液流电池发展主要突破点。基于不同氧化还原电对的非水系液流电池体系、低成本的全铁基液流电池和采用有机聚合物作电解质的水系液流电池等都是代表性的研究成果。

熔融盐电池：降低电池运行温度、提高能量密度始终是以钠硫电池、钠镍电池为代表的高温熔融盐电池的技术研发方向。

金属空气电池：开发新型低成本非铂催化剂则是以锌空气电池、锂空气电池为代表的金属空气电池的研究重点。

二、锂离子电池安全问题研究

目前锂离子电池已经在电动汽车、储能领域实现了大规模应用。除了电池性能和使用寿命，安全性和运行环境成为实际运行过程中更为关注的问题。针对锂离子电池在安全性和低温运行等方面出现的问题，2015年研究人员也做出了大量工作，抛开从电池外部实施监测或加热的思路，从电解液，隔膜，电极材料等锂离子电池内部关键材料入手提出了许多具有大规模推广应用价值的解决方案。代表性研究成果如表3所示。

三、锂离子电池电极材料开发

尽管锂离子电池已经得到大规模商业化应用，但是传统锂离子电池仍然有很大发展空间，电池能量密度，循环寿命，倍率性能以及容量保持率还远远没有达到其极限。研究人员通过改进开发正负极材料不断突破传统锂离子电池的极限。由于锂资源价格较高，提高锂离子在电池中有效使用率，增加电池库伦效率成为当务之急。作为决定电池性能的关键，传统正负极材料的改性仍然在持续不断的进行，此外，开发简单高效、适合大规模推广应用的低成本制备工艺也成为当前锂离子电池电极材料研发的重点方向。

四、全固态电池研发

全固态锂离子电池是采用固态材料作为电解质的锂离子电池，具有安全性能好、能量密度大、工作温度区间广等优点，是下一代锂离子电池的主要发展方向。固态电解质的开发是全固态锂离子电池实现应用的先决条件。开发具有高离子电导率、高机械强度的固体和准固态电解质材料体系，提高固态电解质与传统正极材料和金属锂负极的兼容性、抑制锂枝晶形成，构建高倍率、稳定循环的全固态锂离子电池体系成为目前固态电解质研究的重要方向。继聚合物电解质、无机固体电解质之后，凝胶型电解质也成为近期研究应用的主要材料体系。目前全固态电池已经显示出较好的性能，对全固态电池的研究已经从电解质开发和性能提升向全电池结构设计和生产工艺开发过渡，并不断有电池样品及试制生产线面世。

表3　2015年锂离子电池安全问题研究方面的研究进展

五、新型电池体系设计

由于锂资源的储量、价格等原因，寻找替代锂离子电池的新型储能电池体系成为大家共识。2015年有很多低成本电池被重新发掘出来，金属离子电池、光充电电池、金属空气电池、金属二氧化碳电池等电池体系都取得重大进展。

在金属离子电池方面，延续锂离子电池的原理和设计思路，除了继续开展钠离子电池、钠离子超级电容器等领域的材料研发、提升钠离子电池的性能，铝离子电池、钙离子电池等高价态金属离子电池的研究也取得突破。

在金属空气电池、金属二氧化碳电池方面，由于以活性金属作负极，并且正极活性物质可以直接从周围空气中获得、无需储存在电池中，因此具有高能量密度、环境友好的特点，一直也是近年来成为备受关注的能量转换体系。目前对于锂空气电池，研究重点是高效催化剂的选择制备、负极金属锂的保护以及电化学机理探究，距离大规模推广应用尚有一定距离。

第四章　2015年储能政策解析

2015年，中国电力体制改革大幕拉开，“十三五”规划相继启动，可再生能源、智能电网和新能源汽车等产业发展势头强劲。从战略规划到示范项目，储能的应用价值和潜在市场也在能源、电力、科技、交通、环保等多个领域政策中得到体现。上述相关产业和应用领域的一系列政策支持、机制变革和发展规划也将对储能产业的发展起到积极的推动作用，进一步增强了储能产业发展的信心和预期。

2015年，对储能的刺激政策主要集中在能源发展规划政策、电改电价政策、可再能源发展政策、储能技术行业规范政策和新能源汽车政策等五大类中，如下图所示。

（本文节选自《储能产业研究白皮书2016摘要》，题目自拟。）

图　2015年中国储能相关政策