全球储能产业发展动态综述

朱文韵

上海科学技术情报研究所

在能源互联网的发展进程中，清洁能源将得到快速发展与利用，同时，可再生能源在清洁能源中的占比也将逐渐增大。可再生能源发电具有随机性、间歇性，可再生能源发电并网对于传统电网将产生巨大的冲击，产生电压波动、频率波动等状况，危害电网的安全。储能不仅可提高常规发电和输电的效率、安全性和经济性，也是实现可再生能源平滑波动、调峰调频，满足可再生能源大规模接入的重要手段，同时也是分布式能源系统、电动汽车产业的重要组成部分，在能源互联网中具有举足轻重的地位。随着各国将储能技术列入战略规划，储能市场投资规模不断加大，新兴技术研发瓶颈不断突破，储能产业的产业链及其商业模式逐渐成熟，现综述如下。

1 并网储能技术以水力储能为主，新兴储能技术性能优势明显

储能技术主要分为物理储能（如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等）、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）和电磁储能（如超导电磁储能、超级电容器储能等）三大类。物理储能是目前最为成熟、成本最低、使用规模最大的储能方式，化学储能式应用范围最为广泛、发展潜力最大的储能技术（见表1）。

表1 主要储能技术

图1 储能技术成熟度曲线

不同的储能技术目前所处的开发和应用的阶段也不尽相同。从澳大利亚可再生能源署绘制的储能技术成熟度曲线看（见图1），水力蓄能是最成熟的技术，全球并网中的储能技术应用，水力蓄能占比达到99%，其次是气压缩技术、钠硫电池和锂离子电池均处在应用阶段，其未来的成本有望进一步降低。其中已应用或正处于研发阶段的锂离子电池的种类也各不相同，包括钴酸锂电池、镍钴锰酸锂电池、锂锰氧化物电池、氧化钛酸锂电池、磷酸铁锂电池、锂聚合物电池等。相比其他处于应用阶段的储能技术，锂离子电池储能技术的响应时间更快，能及时并持续向电网供电，确保电网的稳定性。目前，锂离子电池技术的研究热点在于提高能源密度，从而降低成本，符合商业应用的经济性要求。铅酸蓄电池的制造商正在优化其技术，通过合并电极中的碳，结合超级电容或者其他方式开发“先进铅酸蓄电池”。

其他新兴技术包括液态空气储能系统、非/低燃料起压缩储能、地下水力蓄能和纳米超级电容，这些储能设备具有低成本、充电块、高功率密度、高能效、高可靠性、高循环次数、低碳以及低放射性等特征。

2 美日中领跑全球市场，澳洲、印度等新兴市场涌现

截至2015年年底，全球累计运行的储能项目装机规模达146.1 GW。中国的累计运行的储能项目装机容量达23.7 GW，排名全球第二，智利是唯一进入全球储能装机规模前十名的南美洲国家，德国则是欧洲储能装机比重最大的国家。

抽水蓄能应用规模最大，截至2015年12月全球总装机量达142.1 GW，日本、美国和中国的装机规模处于前三位。抽水蓄能机组在一个国家总装机量中所占比重的世界平均水平为3%左右，部分国家已超过10%，如奥地利（16.3%）、瑞士（12%）、意大利（11%）、日本（10%）、法国（13%）、德国（11.2%）。

2015年，电化学储能、机械储能及热储能发展也较为迅速。热储能占比最大为43%，西班牙、美国、南非累计装机量较为突出，累计占全球热储能的97%；全球电化学储能项目装机量达910 MW，美国、日本和中国的电化学储能累计装机量位列全球前三名，占比分别为43%、33%和11%。

在电化学储能结构中，锂离子电池和钠硫电池占比分别为40%和38%，其次是铅蓄电池、液流电池，比例分别为13%和6%；在中国电化学储能市场，锂离子电池装机份额最大达66%，其次是铅蓄电池和液流电池，比例分别为15%和13%。

从区域分布看，虽然美欧、中日韩地区依旧占据储能项目装机的领先地位，新兴市场表现同样突出，特别是澳大利亚，2015年新增项目装机同比2014年增长356%，系统装机数量从2015年年底的500个增到2016年的5 000个，这主要是因为家庭用户纷纷使用储能系统，致使澳大利亚成为全球排名第五的分布式储能市场，仅次于美国、日本、德国、英国。除澳大利亚，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，有的项目是依靠国际组织、国外政府、国外企业等援助计划而展开，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，这些地区市场发展空间有望进一步扩大，以印度为例，到2020年该国储能市场规模将超过15 GWh，是当前的125 000倍。

3 美国储能市场规模与投资爆增，利益相关方积极部署下一步规划

2015年美国新增储能装机容量达到221 MW，同比增长243%，储能市场规模4.32亿美元，与2014年的1.34亿美元相比增长222%。其中，锂离子电池占到2015年总装机规模的96%，这一数据在2014年为72%，且主要表现为大型示范项目。

2015年美国储能市场总投资36 500万美元，其中电池技术投资占到50%，软件控制技术投资占40%。美国GTM研究公司预计，到2019年美国储能装机规模将超过1GW，2020年则预计达到1 662 MW，是2015年的8倍。其中户用储能装机规模在总规模中的占比将持续增大。2020年美国储能市场规模将达到25亿美元，是2015年的6倍。其中公用事业级的储能市场规模最大，将超过10亿美元。

2016年6月16日，美国白宫召集电力监管方、电力公司、市政当局、能源开发商等储能行业利益相关方召开“建设智能电力市场扩大可再生能源和储能规模会议”（见表2）。

4. 日本长期扶持储能技术发展 ，电池储能技术实现商业化应用

政府政策层面，2014年5月，日本经济产业省发起新一轮针对锂离子电池储能系统的补贴计划，共划拨100亿日元。其中，家庭用户的补贴上限为100万日元，商业用户的补贴上限则为1亿日元。根据计划安排，只有满足系统容量大于或等于1 kWh，以及获得国家可持续开放创新计划的SII技术认证 的锂离子电池储能系统才能够申请这笔补贴。日本政府希望通过开展这项计划可以借助储能，提高可再生能源的利用比例，有效地管理峰值负荷、提高电力稳定性，帮助政府衡量大规模生产对电池成本的影响。2015年1月，日本经济产业省再次提供8亿美元用于支持工业、商用和住宅用户储能系统建设（见表3）。

表2 2016年美国“建设智能电力市场扩大可再生能源和储能规模会议”要点

2016年4月，日本政府发布的《能源环境技术创新战略2050》，将储能列入其中，指出研究低成本、安全可靠的快速充放电先进蓄电池技术，使其能量密度达到现有锂离子电池的7倍，成本降至1/10，应用于小型电动汽车后续航里程达到700 km以上；该技术还将用于可再生能源，实现更大规模的可再生能源并网。

市场发展层面，依据Yano研究所研究报告统计与预测，2015年，日本储能市场规模为581 491 kWh，同比增长94.1%，居民住宅用储能系统占比超过50%。预计2017年市场预计将快速发展至1 195 708 kWh，2020年则将达到3 306 600 kWh。

技术发展层面，日本经济贸易产业省提出的高性能的储能技术路线图（见图2），到2040年储能设备寿命由10年延长至20年，费用由40 000日元/kWh降至15 000日元/kWh。通过研发金属空气电池、加强型锂电池、钠硫电池、氧化还原液流电池、镍金属氰化物电池、加强型镍氢电池、新概念电容器，大力提高电池储能运行性能，进一步降低应用成本，同时加快发展储能关联技术的研发，包括：住宅能源管理系统、大厦能源管理系统、地方级别的能源管理系统。

5 我国政策助推储能市场成熟化发展，工业储能先行带动户用储能

储能产业在国内虽然起步较晚，但在政府支持下，近几年发展速度令人瞩目。根据中科院信息咨询中心（CICCAS）的调查，截至2015年12月底，大陆地区电力储能（不含抽水蓄能、压缩空气和储热）累计装机规模达105.2 MW，涉及136个项目（包括建成、竣工、投运和在建）。

2015年以来，国内对储能产业的扶持政策密集出台。储能列入“十三五”规划百大工程项目，首次正式进入国家发展规划。同时，储能行业“十三五”规划等相关政策亦已开始编制，后续有望陆续出台。预计“十三五”期间储能将成为国家相关科技计划重点支持的方向之一，科技经费将持续支持储能的前沿技术、示范应用及对商业模式的探索。新一轮的电改，特别是电价改革和用电侧的开放政策，都将为储能开拓新的增长点。

同时，国家发改委、国家能源局近期联合下发了《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》和《能源技术革命重点创新行动路线图》，要求研究太阳能光热高效利用高温储热技术、分布式能源系统大容量储热（冷）技术。研究面向电网调峰提效、区域供能应用的物理储能技术、可再生能源并网、分布式及微电网、电动汽车应用的储能技术，掌握储能技术各环节的关键核心技术，完成示范验证，整体技术达到国际领先水平，引领国际储能技术与产业发展。

2016年6月，国家能源局下发《关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿（市场）机制试点工作的通知》国能监管[2016]164号。《通知》明确，在发电侧建设的电储能设施，“可与机组联合参与调峰调频，或作为独立主体参与辅助服务市场交易”；用户侧建设的电储能设施，“可作为独立市场主体或与发电企业联合参与调频、深度调峰和启停调峰等辅助服务”。这意味着，无论是发电侧还是用户侧，储能都获得了独立市场地位。同时，通知明确了电储能的补偿、结算方式，在发电侧，“电储能放电量等同于发电厂发电量，按照发电厂相关合同价结算”。用户侧的电储能，“充电电量既可执行目录电价，也可参与电力直接交易自行购买低谷电量，放电量即可自用，也可视为分布式电源就近向电力用户出售”。

表3 2015～2016年日本储能技术重要商业化应用

图2 日本高性能储能技术路线图

在各细分应用领域中，储能市场将率先在公用事业领域发力，由输配侧向用户侧，甚至户用储能的渗透成为不可逆转的趋势。由于我国分布式微电网建设尚处于起步阶段，较国外差距较大，绝大多数储能装机重点在输配侧，用户侧家庭/社区分布式自发电储能发展较缓慢。可以预见，到2020年国内储能产业市场规模将超过2 000亿，其中占比最高的两大领域为风光电站配套储能和分布式发电及微网储能，其次还包括新能源汽车储能以及充电站市场、通信基站储能、军事装备及基地、政府机构、偏远地区微网等。

6 全球储能市场发展前景广阔，技术措施和市场规范配套开发

越来越多的研究认为储能可能是实现未来能源系统变革的基础，是协调能源互联网、分布式电源、微电网、智能家居等应用的关键环节，全球各大机构对未来全球及中国的储能市场规模预测显示，储能市场发展潜力巨大：据Navigant研究机构的估计，2016年全球商业和工业储能部署规模约为499.4 MW，产业收入约为9.684亿美元，2025年部署规模将达到9.1 GW，产业收入则将达到108亿美元，其中工业建筑对储能系统的部署规模超过9.3 GW；美国麦肯锡咨询公司预计到2025年储能市场价值将达到0.1～0.6万亿美元；市场调研机构HIS预测仅2016年全球储能市场容量将由2015年的140万kWh增长至290万kWh，到2025年，全球并网储能系统容量则将激增至2100万kW，其中锂离子电池将占全球储能市场的80%以上；2016储能国际峰会发布的《储能产业研究白皮书2016》提出，到2020年中国储能总装机规模最高将达24.2 GW，2020年市场规模将达1 000亿元（见图3）。

图3 并网储能市场主要10个国家预测

国际能源署（IEA）发布的《储能技术路线图》国际能源署预测美国、欧洲、中国和印度到2050年将增加310GW并网电力储存能力，投资规模至少达到3800亿美元。路线图提出未来十年（2015—2025年）内成功开发和部署储能技术所需要开展的重要行动建议：（1）确定近期具有成本效益的市场并支持在这些领域的部署。（2）激励现有储能设施的改造以提高效率和灵活性。（3）通过消除价格扭曲和产生利益叠加打造良好的市场监管环境。（4）支持还没有广泛部署的技术开展示范项目和处于早期发展阶段的储能技术研究开发，包括高温蓄热和可扩展电池以及混合储能系统。（5）建立国际标准综合数据集，并随着储能技术进步进行递增式修订。（6）完成已建储能设施的评估，定量化评价在特定区域和能源市场的储能价值。（7）开展国际和国家层面数据合作以加速研究、监测进展和评估研发瓶颈。

节能信息与动态

“盘活存量资产企业对接会”召开

1月17日，上海市产业结构调整资源要素盘活推进联盟召开“上海市产业结构调整盘活存量资源企业对接会”。帮助有意向、有需求的企业与长三角及外省市工业园区对接。上海市相关工业集团、区经委，约30家长三角及外省市工业园区、40家本市相关企业相关代表130人参加会议。

市经济信息化委产调处姜宁处长在会上致词，联盟秘书长陈清作工作报告，联盟平台负责人介绍项目盘活成功案例。会后，外省市园区与本市企业双方进行深入对接，部分企业达成了愿意入驻外省市园区的初步意向。

据介绍，联盟今后将按照市场化、法治化方向，创新实施企业服务、盘活存量资源要素、产业政策引导等服务，为优质实体项目落地腾出新的空间，为加强长三角区域相关工业园区合作，服务全国兄弟省市，提供交流及对接服务平台服务，解决企业实际问题，营造良好的产业发展与合作共赢模式。