全球儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)綜述

朱文韻

上海科學(xué)技術(shù)情報研究所

在能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程中，清潔能源將得到快速發(fā)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(fā)電具有隨機(jī)性、間歇性，可再生能源發(fā)電并網(wǎng)對于傳統(tǒng)電網(wǎng)將產(chǎn)生巨大的沖擊，產(chǎn)生電壓波動、頻率波動等狀況，危害電網(wǎng)的安全。儲能不僅可提高常規(guī)發(fā)電和輸電的效率、安全性和經(jīng)濟(jì)性，也是實(shí)現(xiàn)可再生能源平滑波動、調(diào)峰調(diào)頻，滿足可再生能源大規(guī)模接入的重要手段，同時也是分布式能源系統(tǒng)、電動汽車產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，在能源互聯(lián)網(wǎng)中具有舉足輕重的地位。隨著各國將儲能技術(shù)列入戰(zhàn)略規(guī)劃，儲能市場投資規(guī)模不斷加大，新興技術(shù)研發(fā)瓶頸不斷突破，儲能產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈及其商業(yè)模式逐漸成熟，現(xiàn)綜述如下。

1 并網(wǎng)儲能技術(shù)以水力儲能為主，新興儲能技術(shù)性能優(yōu)勢明顯

儲能技術(shù)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(xué)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(dǎo)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(guī)模最大的儲能方式，化學(xué)儲能式應(yīng)用范圍最為廣泛、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮膬δ芗夹g(shù)（見表1）。

表1 主要儲能技術(shù)

圖1 儲能技術(shù)成熟度曲線

不同的儲能技術(shù)目前所處的開發(fā)和應(yīng)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(shù)成熟度曲線看（見圖1），水力蓄能是最成熟的技術(shù)，全球并網(wǎng)中的儲能技術(shù)應(yīng)用，水力蓄能占比達(dá)到99%，其次是氣壓縮技術(shù)、鈉硫電池和鋰離子電池均處在應(yīng)用階段，其未來的成本有望進(jìn)一步降低。其中已應(yīng)用或正處于研發(fā)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(yīng)用階段的儲能技術(shù)，鋰離子電池儲能技術(shù)的響應(yīng)時間更快，能及時并持續(xù)向電網(wǎng)供電，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定性。目前，鋰離子電池技術(shù)的研究熱點(diǎn)在于提高能源密度，從而降低成本，符合商業(yè)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性要求。鉛酸蓄電池的制造商正在優(yōu)化其技術(shù)，通過合并電極中的碳，結(jié)合超級電容或者其他方式開發(fā)“先進(jìn)鉛酸蓄電池”。

其他新興技術(shù)包括液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)、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(shè)備具有低成本、充電塊、高功率密度、高能效、高可靠性、高循環(huán)次數(shù)、低碳以及低放射性等特征。

2 美日中領(lǐng)跑全球市場，澳洲、印度等新興市場涌現(xiàn)

截至2015年年底，全球累計運(yùn)行的儲能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模達(dá)146.1 GW。中國的累計運(yùn)行的儲能項(xiàng)目裝機(jī)容量達(dá)23.7 GW，排名全球第二，智利是唯一進(jìn)入全球儲能裝機(jī)規(guī)模前十名的南美洲國家，德國則是歐洲儲能裝機(jī)比重最大的國家。

抽水蓄能應(yīng)用規(guī)模最大，截至2015年12月全球總裝機(jī)量達(dá)142.1 GW，日本、美國和中國的裝機(jī)規(guī)模處于前三位。抽水蓄能機(jī)組在一個國家總裝機(jī)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(xué)儲能、機(jī)械儲能及熱儲能發(fā)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(jī)量較為突出，累計占全球熱儲能的97%；全球電化學(xué)儲能項(xiàng)目裝機(jī)量達(dá)910 MW，美國、日本和中國的電化學(xué)儲能累計裝機(jī)量位列全球前三名，占比分別為43%、33%和11%。

在電化學(xué)儲能結(jié)構(gòu)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(xué)儲能市場，鋰離子電池裝機(jī)份額最大達(dá)66%，其次是鉛蓄電池和液流電池，比例分別為15%和13%。

從區(qū)域分布看，雖然美歐、中日韓地區(qū)依舊占據(jù)儲能項(xiàng)目裝機(jī)的領(lǐng)先地位，新興市場表現(xiàn)同樣突出，特別是澳大利亞，2015年新增項(xiàng)目裝機(jī)同比2014年增長356%，系統(tǒng)裝機(jī)數(shù)量從2015年年底的500個增到2016年的5 000個，這主要是因?yàn)榧彝ビ脩艏娂娛褂脙δ芟到y(tǒng)，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(qū)、非洲及南美洲等地在2015年也開展若干儲能項(xiàng)目，這些地區(qū)擁有優(yōu)越的風(fēng)、光資源，但電網(wǎng)設(shè)施和經(jīng)濟(jì)并不發(fā)達(dá)，有的項(xiàng)目是依靠國際組織、國外政府、國外企業(yè)等援助計劃而展開，有的項(xiàng)目是通過政府公開招標(biāo)引進(jìn)國外企業(yè)的先進(jìn)技術(shù)或解決方案。未來，這些地區(qū)市場發(fā)展空間有望進(jìn)一步擴(kuò)大，以印度為例，到2020年該國儲能市場規(guī)模將超過15 GWh，是當(dāng)前的125 000倍。

3 美國儲能市場規(guī)模與投資爆增，利益相關(guān)方積極部署下一步規(guī)劃

2015年美國新增儲能裝機(jī)容量達(dá)到221 MW，同比增長243%，儲能市場規(guī)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(jī)規(guī)模的96%，這一數(shù)據(jù)在2014年為72%，且主要表現(xiàn)為大型示范項(xiàng)目。

2015年美國儲能市場總投資36 500萬美元，其中電池技術(shù)投資占到50%，軟件控制技術(shù)投資占40%。美國GTM研究公司預(yù)計，到2019年美國儲能裝機(jī)規(guī)模將超過1GW，2020年則預(yù)計達(dá)到1 662 MW，是2015年的8倍。其中戶用儲能裝機(jī)規(guī)模在總規(guī)模中的占比將持續(xù)增大。2020年美國儲能市場規(guī)模將達(dá)到25億美元，是2015年的6倍。其中公用事業(yè)級的儲能市場規(guī)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(jiān)管方、電力公司、市政當(dāng)局、能源開發(fā)商等儲能行業(yè)利益相關(guān)方召開“建設(shè)智能電力市場擴(kuò)大可再生能源和儲能規(guī)模會議”（見表2）。

4. 日本長期扶持儲能技術(shù)發(fā)展 ，電池儲能技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用

政府政策層面，2014年5月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)起新一輪針對鋰離子電池儲能系統(tǒng)的補(bǔ)貼計劃，共劃撥100億日元。其中，家庭用戶的補(bǔ)貼上限為100萬日元，商業(yè)用戶的補(bǔ)貼上限則為1億日元。根據(jù)計劃安排，只有滿足系統(tǒng)容量大于或等于1 kWh，以及獲得國家可持續(xù)開放創(chuàng)新計劃的SII技術(shù)認(rèn)證 的鋰離子電池儲能系統(tǒng)才能夠申請這筆補(bǔ)貼。日本政府希望通過開展這項(xiàng)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(fù)荷、提高電力穩(wěn)定性，幫助政府衡量大規(guī)模生產(chǎn)對電池成本的影響。2015年1月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省再次提供8億美元用于支持工業(yè)、商用和住宅用戶儲能系統(tǒng)建設(shè)（見表3）。

表2 2016年美國“建設(shè)智能電力市場擴(kuò)大可再生能源和儲能規(guī)模會議”要點(diǎn)

2016年4月，日本政府發(fā)布的《能源環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)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(jìn)蓄電池技術(shù)，使其能量密度達(dá)到現(xiàn)有鋰離子電池的7倍，成本降至1/10，應(yīng)用于小型電動汽車后續(xù)航里程達(dá)到700 km以上；該技術(shù)還將用于可再生能源，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的可再生能源并網(wǎng)。

市場發(fā)展層面，依據(jù)Yano研究所研究報告統(tǒng)計與預(yù)測，2015年，日本儲能市場規(guī)模為581 491 kWh，同比增長94.1%，居民住宅用儲能系統(tǒng)占比超過50%。預(yù)計2017年市場預(yù)計將快速發(fā)展至1 195 708 kWh，2020年則將達(dá)到3 306 600 kWh。

技術(shù)發(fā)展層面，日本經(jīng)濟(jì)貿(mào)易產(chǎn)業(yè)省提出的高性能的儲能技術(shù)路線圖（見圖2），到2040年儲能設(shè)備壽命由10年延長至20年，費(fèi)用由40 000日元/kWh降至15 000日元/kWh。通過研發(fā)金屬空氣電池、加強(qiáng)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(qiáng)型鎳氫電池、新概念電容器，大力提高電池儲能運(yùn)行性能，進(jìn)一步降低應(yīng)用成本，同時加快發(fā)展儲能關(guān)聯(lián)技術(shù)的研發(fā)，包括：住宅能源管理系統(tǒng)、大廈能源管理系統(tǒng)、地方級別的能源管理系統(tǒng)。

5 我國政策助推儲能市場成熟化發(fā)展，工業(yè)儲能先行帶動戶用儲能

儲能產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)雖然起步較晚，但在政府支持下，近幾年發(fā)展速度令人矚目。根據(jù)中科院信息咨詢中心（CICCAS）的調(diào)查，截至2015年12月底，大陸地區(qū)電力儲能（不含抽水蓄能、壓縮空氣和儲熱）累計裝機(jī)規(guī)模達(dá)105.2 MW，涉及136個項(xiàng)目（包括建成、竣工、投運(yùn)和在建）。

2015年以來，國內(nèi)對儲能產(chǎn)業(yè)的扶持政策密集出臺。儲能列入“十三五”規(guī)劃百大工程項(xiàng)目，首次正式進(jìn)入國家發(fā)展規(guī)劃。同時，儲能行業(yè)“十三五”規(guī)劃等相關(guān)政策亦已開始編制，后續(xù)有望陸續(xù)出臺。預(yù)計“十三五”期間儲能將成為國家相關(guān)科技計劃重點(diǎn)支持的方向之一，科技經(jīng)費(fèi)將持續(xù)支持儲能的前沿技術(shù)、示范應(yīng)用及對商業(yè)模式的探索。新一輪的電改，特別是電價改革和用電側(cè)的開放政策，都將為儲能開拓新的增長點(diǎn)。

同時，國家發(fā)改委、國家能源局近期聯(lián)合下發(fā)了《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030年）》和《能源技術(shù)革命重點(diǎn)創(chuàng)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(shù)、分布式能源系統(tǒng)大容量儲熱（冷）技術(shù)。研究面向電網(wǎng)調(diào)峰提效、區(qū)域供能應(yīng)用的物理儲能技術(shù)、可再生能源并網(wǎng)、分布式及微電網(wǎng)、電動汽車應(yīng)用的儲能技術(shù)，掌握儲能技術(shù)各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵核心技術(shù)，完成示范驗(yàn)證，整體技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，引領(lǐng)國際儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2016年6月，國家能源局下發(fā)《關(guān)于促進(jìn)電儲能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)補(bǔ)償（市場）機(jī)制試點(diǎn)工作的通知》國能監(jiān)管[2016]164號。《通知》明確，在發(fā)電側(cè)建設(shè)的電儲能設(shè)施，“可與機(jī)組聯(lián)合參與調(diào)峰調(diào)頻，或作為獨(dú)立主體參與輔助服務(wù)市場交易”；用戶側(cè)建設(shè)的電儲能設(shè)施，“可作為獨(dú)立市場主體或與發(fā)電企業(yè)聯(lián)合參與調(diào)頻、深度調(diào)峰和啟停調(diào)峰等輔助服務(wù)”。這意味著，無論是發(fā)電側(cè)還是用戶側(cè)，儲能都獲得了獨(dú)立市場地位。同時，通知明確了電儲能的補(bǔ)償、結(jié)算方式，在發(fā)電側(cè)，“電儲能放電量等同于發(fā)電廠發(fā)電量，按照發(fā)電廠相關(guān)合同價結(jié)算”。用戶側(cè)的電儲能，“充電電量既可執(zhí)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(shù)重要商業(yè)化應(yīng)用

圖2 日本高性能儲能技術(shù)路線圖

在各細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域中，儲能市場將率先在公用事業(yè)領(lǐng)域發(fā)力，由輸配側(cè)向用戶側(cè)，甚至戶用儲能的滲透成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。由于我國分布式微電網(wǎng)建設(shè)尚處于起步階段，較國外差距較大，絕大多數(shù)儲能裝機(jī)重點(diǎn)在輸配側(cè)，用戶側(cè)家庭/社區(qū)分布式自發(fā)電儲能發(fā)展較緩慢。可以預(yù)見，到2020年國內(nèi)儲能產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將超過2 000億，其中占比最高的兩大領(lǐng)域?yàn)轱L(fēng)光電站配套儲能和分布式發(fā)電及微網(wǎng)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(jī)構(gòu)、偏遠(yuǎn)地區(qū)微網(wǎng)等。

6 全球儲能市場發(fā)展前景廣闊，技術(shù)措施和市場規(guī)范配套開發(fā)

越來越多的研究認(rèn)為儲能可能是實(shí)現(xiàn)未來能源系統(tǒng)變革的基礎(chǔ)，是協(xié)調(diào)能源互聯(lián)網(wǎng)、分布式電源、微電網(wǎng)、智能家居等應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，全球各大機(jī)構(gòu)對未來全球及中國的儲能市場規(guī)模預(yù)測顯示，儲能市場發(fā)展?jié)摿薮螅簱?jù)Navigant研究機(jī)構(gòu)的估計，2016年全球商業(yè)和工業(yè)儲能部署規(guī)模約為499.4 MW，產(chǎn)業(yè)收入約為9.684億美元，2025年部署規(guī)模將達(dá)到9.1 GW，產(chǎn)業(yè)收入則將達(dá)到108億美元，其中工業(yè)建筑對儲能系統(tǒng)的部署規(guī)模超過9.3 GW；美國麥肯錫咨詢公司預(yù)計到2025年儲能市場價值將達(dá)到0.1～0.6萬億美元；市場調(diào)研機(jī)構(gòu)HIS預(yù)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(wǎng)儲能系統(tǒng)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(fā)布的《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2016》提出，到2020年中國儲能總裝機(jī)規(guī)模最高將達(dá)24.2 GW，2020年市場規(guī)模將達(dá)1 000億元（見圖3）。

圖3 并網(wǎng)儲能市場主要10個國家預(yù)測

國際能源署（IEA）發(fā)布的《儲能技術(shù)路線圖》國際能源署預(yù)測美國、歐洲、中國和印度到2050年將增加310GW并網(wǎng)電力儲存能力，投資規(guī)模至少達(dá)到3800億美元。路線圖提出未來十年（2015—2025年）內(nèi)成功開發(fā)和部署儲能技術(shù)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(lǐng)域的部署。（2）激勵現(xiàn)有儲能設(shè)施的改造以提高效率和靈活性。（3）通過消除價格扭曲和產(chǎn)生利益疊加打造良好的市場監(jiān)管環(huán)境。（4）支持還沒有廣泛部署的技術(shù)開展示范項(xiàng)目和處于早期發(fā)展階段的儲能技術(shù)研究開發(fā)，包括高溫蓄熱和可擴(kuò)展電池以及混合儲能系統(tǒng)。（5）建立國際標(biāo)準(zhǔn)綜合數(shù)據(jù)集，并隨著儲能技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行遞增式修訂。（6）完成已建儲能設(shè)施的評估，定量化評價在特定區(qū)域和能源市場的儲能價值。（7）開展國際和國家層面數(shù)據(jù)合作以加速研究、監(jiān)測進(jìn)展和評估研發(fā)瓶頸。

節(jié)能信息與動態(tài)

“盤活存量資產(chǎn)企業(yè)對接會”召開

1月17日，上海市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整資源要素盤活推進(jìn)聯(lián)盟召開“上海市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整盤活存量資源企業(yè)對接會”。幫助有意向、有需求的企業(yè)與長三角及外省市工業(yè)園區(qū)對接。上海市相關(guān)工業(yè)集團(tuán)、區(qū)經(jīng)委，約30家長三角及外省市工業(yè)園區(qū)、40家本市相關(guān)企業(yè)相關(guān)代表130人參加會議。

市經(jīng)濟(jì)信息化委產(chǎn)調(diào)處姜寧處長在會上致詞，聯(lián)盟秘書長陳清作工作報告，聯(lián)盟平臺負(fù)責(zé)人介紹項(xiàng)目盤活成功案例。會后，外省市園區(qū)與本市企業(yè)雙方進(jìn)行深入對接，部分企業(yè)達(dá)成了愿意入駐外省市園區(qū)的初步意向。

據(jù)介紹，聯(lián)盟今后將按照市場化、法治化方向，創(chuàng)新實(shí)施企業(yè)服務(wù)、盤活存量資源要素、產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)等服務(wù)，為優(yōu)質(zhì)實(shí)體項(xiàng)目落地騰出新的空間，為加強(qiáng)長三角區(qū)域相關(guān)工業(yè)園區(qū)合作，服務(wù)全國兄弟省市，提供交流及對接服務(wù)平臺服務(wù)，解決企業(yè)實(shí)際問題，營造良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展與合作共贏模式。