一直以來，儲能技術的研究和發展備受各國能源、交通、電力、電訊等部門的高度關注，尤其對發展新能源產業具有重大意義。受環境約束，各國紛紛大力提倡發展新能源，然而由于新能源發電具有不穩定性和間歇性,大規模開發和利用將使供需矛盾更加突出,全球棄風、棄光問題普遍存在，嚴重制約了新能源的發展。因此，儲能技術的突破和創新就成為新能源能否順利發展的關鍵。從某種意義上說，儲能技術應用的程度將決定新能源的發展水平。全球儲能技術發展現狀
（一）全球各儲能技術裝機情況
近年來，儲能市場一直保持較快增長。據美國能源部全球儲能數據庫（DOEGlobalEnergyStorageDatabase）2016年8月16日的更新數據顯示，全球累計運行的儲能項目裝機規模167.24GW（共1227個在運項目），其中抽水蓄能161.23GW（316個在運項目）、儲熱3.05GW（190個在運項目）、其他機械儲能1.57GW（49個在運項目）、電化學儲能1.38GW（665個在運項目）、儲氫0.01GW（7個在運項目），具體見圖1。
圖1？2016年全球各儲能技術類型最新裝機情況
全球累計運行的儲能項目裝機量以抽水蓄能占比最大，約占全球的96%。按照總裝機量，中國成為裝機位列第一的國家，日本和美國次之，三國裝機分別為32.1GW、28.5GW和24.1GW，共占全球裝機總量的50%。全球累計運行儲能項目裝機排名前十的主要是亞洲和歐洲國家，詳見表1。
表１2016年全球累計運行儲能裝機TOP10國家
（二）全球儲能技術區域分布情況
全球的儲能項目裝機主要分布在亞洲、歐洲和北美，見圖2。其中，亞洲主要是中國、日本、印度和韓國，歐洲主要是西班牙、德國、意大利、法國、奧地利，北美洲主要是美國。這十個國家的累計裝機量約占全球的近五分之四。亞洲在抽水蓄能上發展更為成熟，歐洲則在另外幾種儲能技術上發展優勢更為明顯。其中，由于西班牙的光熱裝機的不斷擴大，使得該國超過德國成為歐洲儲能裝機比重最大的國家。美國的各類型儲能技術發展則相對均衡。
圖2？全球儲能技術類型區域分布
按照儲能技術類型分布來看，抽水蓄能裝機占比最大，主要分布在中國、日本和美國。與2014年相比，中國抽水蓄能裝機增速最快，增加了約10GW，美國則沒有變化。儲熱裝機排名第二，其中西班牙儲熱裝機量最大，占全球儲熱裝機總量的37%。其次，是美國和智利。智利儲熱技術發展非常迅速，今年首次超過南非。其他機械儲能，以德國為主，其次是英國和美國，三國占全球該技術類型總量的94%，僅德國就占58%。電化學儲能主要分布在美國、日本和韓國，其中美國占全球該技術類型總裝機的39%。日本在鈉硫電池、液流電池和改性鉛酸電池儲能技術方面處于國際領先水平，尤其在鈉硫電池領域具有絕對的專利技術優勢。近兩年韓國的電化學儲能發展異常迅猛，一舉取代中國之前第三的位次。儲氫技術則發展相對較晚，尚不成熟，目前歐洲較為領先。全球各類型儲能技術裝機情況具體見表2。
表2 全球各類型儲能技術主要裝機國家
（三）全球各儲能技術市場發展情況
從全球各儲能技術類型市場發育程度來看，抽水蓄能技術發展最為成熟，裝機規模也最大。儲熱技術近十年發展很快，目前在裝機量上排名第二。電化學儲能則是全球發展最為迅速，增速最快，也是在運項目數最多的技術。其他機械儲能增長相對比較平穩。除此之外，儲氫、石墨烯儲能等新技術也開始進入市場。各類型技術發展趨勢詳見圖3。
圖3？2005～2016年全球各儲能技術裝機情況
抽水蓄能電站的儲能投資收益最高，技術成熟度也最高，是目前電力系統中最成熟、最實用的大規模儲能方式。據美國能源部全球儲能數據庫2016年8月16日的更新數據顯示，全球累計運行的抽水蓄能項目裝機161.23GW（316個在運項目），占全部裝機的96%。相比于其它儲能方式，抽水蓄能電站設備具有壽命長、儲能規模大、轉換效率高、技術成熟、運行條件簡便、清潔環保等特點，因而得到了快速發展和廣泛應用。隨著近年來新的儲能技術的不斷發展，以及抽水蓄能建設的地理選址受限等因素影響，抽水蓄能裝機增長逐漸趨緩。
以2011年為分界點，前5年儲熱裝機增速最快，較2007年增加7倍，后5年化學儲能則成為發展最快的技術，詳見表3。
表3 2016年各儲能技術類型增速
目前電化學儲能技術是各國儲能產業研發和創新的重點領域。盡管電化學儲能裝機量不大，僅有1.38GW，但是運行項目卻是最多的，高達665個。電化學儲能主要包括鉛酸電池、液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池等。全球電化學儲能中鋰電池和鈉硫電池的占比比較大，裝機比例接近，而鋰離子電池的增速較快。鋰離子電池無論在運行項目中，還是在建、規劃項目中，均占據裝機第一的位置。IHS預計，到2025年全球蓄能裝置中鋰電池占比將會超過80%。鈉硫電池技術是目前唯一同時具備大容量和高能量密度的儲能電池，但由于鈉硫電池仍面臨成本高的難題，所以現在尚未在全球實現大規模應用。比較值得關注的是，近期石墨烯鋰離子電池的發明開啟了儲能技術的新紀元。
儲熱技術在近幾年也越來越受到重視，發展非常迅速。據美國能源部全球儲能數據庫2016年8月16日的更新數據顯示，全球儲熱累計總裝機為3.05GW，有190個在運項目，其中西班牙裝機規模最大，自2011年首次超過美國，至今一直領銜全球。然而，從儲熱技術的發展速度來看，西班牙近兩年來開始落后于美國。美國自2013年加快了儲熱技術的發展步伐，并在2016年達到0.8GW的裝機，較2015年增加33%。目前，儲熱技術應用于光熱電站已經成熟，其在未來全球光熱發電項目開發中將被更加重視。
其他機械儲能（主要包括壓縮空氣儲能、飛輪儲能等）至今未實現大規模商業化應用。其中，壓縮空氣儲能相對比較成熟，飛輪儲能尚處于研發階段。截至目前，其他機械儲能裝機量為1.57GW，但與快速增長的儲熱和電化學儲能相比，增長較為緩慢。目前，德國是該技術類型的最為積極的研發和應用推廣者。
國外典型國家儲能技術發展現狀
隨著各國對發展可再生能源比例目標的不斷提高，儲能技術成為當前各國研發和亟需實現技術突破的重要領域。分地區來看，以前主要以北美、中南美及亞洲部分地區等系統基礎設施不穩定地區的應急電源用途為主。近年來，隨著補貼制度的完善，在德國、澳大利亞和美國部分地區，支持家庭光伏發電的自用蓄電池安裝項目在增加。在澳大利亞、德國和日本等市場，家用光儲系統在金融資本的支持下逐步盈利。加拿大、英國、美國的紐約州、韓國及一些島嶼國家的政府也出臺了儲能采購的相關政策和規劃。下面選擇幾個典型國家進行分析。
（一）美國儲能概況
美國發展儲能較早，目前擁有全球近半的示范項目，并且出現了若干實現商業化應用的儲能項目。美國能源部還專門建立了全球儲能數據庫，用于對全球儲能項目進行追蹤，同時設立了多個部門來促進并規范儲能的發展。據該數據庫2016年8月16日的更新數據顯示，美國累計儲能裝機24.12GW(491個在運項目)，其中抽水蓄能22.56GW（38個在運項目）、儲熱0.82GW（139個在運項目）、電化學儲能0.57GW（289個在運項目）、其他機械儲能0.17GW（25個在運項目），見圖4。
圖4？2016年美國最新儲能結構
目前美國的電網儲能以抽水蓄能為主，未來主要方向為電池等靈活儲能系統。美國發電裝機總量在1200GW左右，有大概2%的儲能能力。美國電網儲能的94%為抽水蓄能，總量超過20GW，基本上都是在1980年以前建造的，但由于其環境影響大、建造周期長、投資巨大、地理選址受限等原因，未來的發展非常有限。未來電網儲能的主要發展方向是使用更加柔性化、多功能、靈活的儲能系統。電池儲能技術由于高效、功能多樣、充放電雙向反應、響應速度快、清潔而成為首選。目前，美國全國電池儲能設施的安裝以每年30%～40%的速度增長，這個速度接近5年前光伏的增長速度。據美國能源部統計，截至2015年底全國電池儲能總功率已經超過300MW，預計到2019年會增長到近1GW。
（二）德國儲能概況
德國政府正在實施一項宏大的能源轉型戰略，即到2020年使可再生能源供電的比例達到35%，到2030年和2050年分別達到50%以上和80%以上，旨在使可再生能源成為德國未來電力供應的核心，而能源存儲技術的快速發展則成為該戰略的有效支撐。據美國能源部全球儲能數據庫2016年8月16日的更新數據顯示，德國累計儲能總裝機7.57GW（76個在運項目），其中抽水蓄能6.53GW（28個在運項目）、其他機械儲能0.91GW（4個在運行項目）、電化學儲能0.12GW（38個在運行項目）、儲氫0.01GW（5個在運行項目），見圖5。
圖5 2016年德國最新儲能結構
德國由于沒有開發光熱電站的資源條件，利用儲電技術實現更多可再生能源平滑并網成為重要選擇之一，尤其在太陽能儲電池領域潛力巨大。未來幾年，德國儲能市場將會呈現顯著性增長，GTMResearch預計2015~2021年可增長11倍，達到每年10.3億美元，且大幅增長將主要出現在住宅領域。目前，僅光伏發電就可為用戶帶來不錯的經濟效益，今后光伏儲能的發展將很可能趕超光伏。即使零售電價按照預期適度的上漲，未來光伏上網電價下降，光伏儲能都將會越來越受市場歡迎。隨著德國進入21世紀20年代，儲能將扮演光伏市場里另一重要驅動力，同時為了避免更高的零售電價，用戶安裝光伏儲能系統會進一步增多。
（三）日本儲能概況
在日本主要有兩種儲能:抽水蓄能和電化學儲能。據美國能源部全球儲能數據庫2016年8月16日的更新數據顯示，日本累計儲能總裝機26.43GW（88個在運項目），其中抽水蓄能26.17GW（41個在運項目）、電化學儲能0.25GW（47個在運項目）。日本在電化學儲能領域的研究比較前沿，前期以鈉硫電池為主，后期以鋰離子電池為主。日本還非常關注智慧城市的概念，并將儲能作為核心技術引入智慧城市建設中，在國內開展試點建設的同時，也在積極參與國外的智慧城市建設。
國內儲能技術發展現狀及問題
目前，儲能產業在我國還處于發展的初級階段，隨著可再生能源的快速發展，國內儲能市場潛力巨大，中國將成為全球最大儲能市場。雖然現階段儲能相關的政策還相對較少，也沒有相應的價格機制，但儲能作為一個新興產業已越來越受到政府能源部門和科技部門的關注和支持，應用示范的財政補貼也在逐步推進中。整體而言，目前我國儲能應用基本大多是一些示范工程，尚未實現大規模商業化應用。
（一）中國儲能市場概況
目前來看，我國儲能產業還處于發展的初期階段，以應用示范為主。據美國能源部全球儲能數據庫2016年8月16日更新數據顯示，中國累計儲能總裝機32.10GW（94個在運行項目），其中抽水蓄能32GW（34個在運項目）、電化學儲能0.05GW（58個在運項目）、儲熱0.05GW（2個）。抽水蓄能電站和電化學儲能項目都主要集中在我國東部沿海城市，詳見圖6。
圖6？2016年中國各類型儲能項目區域分布情況
近5年，中國抽水蓄能發展相對緩慢，而電化學儲能市場的增速明顯高于全球市場，光熱儲能目前尚處于起步階段。得益于技術進步、成本降低，在目前無補貼的情況下，儲能在峰谷價差套利、輔助服務市場及可再生能源限電解決方案上已實現有條件的商業化運行。
1.抽水蓄能發展相對緩慢
“十二五”期間，中國抽水蓄能整體發展相對緩慢。2011～2014年處于緩慢增長期，裝機每年保持約5%的增速。2014年11月17日發布的《關于促進抽水蓄能電站健康有序發展有關問題的意見》明確指出要適度加快抽水蓄能電站建設步伐，提出到2025年全國抽水蓄能總裝機約1億千瓦的目標。在該政策刺激下，抽水蓄能建設開始提速。數據顯示，“十二五”前4年，累計開工11座電站，總規模14.6GW。僅2015年新開工的抽水蓄能電站項目就達10個，裝機量約14.1GW，且預計都將在2022年左右完工。
2.電化學儲能技術發展迅速
目前，我國電化學儲能發展相對迅速。國內以鋰電池為主，發展也相對成熟，其累計運行裝機規模占我國電化學儲能市場總裝機的三分之二以上，在調頻輔助服務、分布式微網、戶用儲能領域的增長速度最快。此外，儲能在電動汽車充換電方面也發揮了很好的作用，如建立車電互聯(V2G)系統，光儲式電動汽車充換電站、需求響應充電等。然而，鋰電池儲能還處于商業化初期，由于價格高、用于大型儲能上尚存在弊端等因素，離大規模推廣普及還有一定的距離。
鈉硫電池在日本已經實現商業化，在我國還沒有完全從實驗室走向商業化應用階段。該技術是目前唯一同時具備大容量和高能量密度的儲能電池，但由于成本高，在我國尚未實現大規模應用。值得注意的是，目前石墨烯鋰離子電池在電動汽車和儲能領域具有非常強的競爭力，可在幾分鐘內充滿，為此石墨烯技術成為各國研發的頭號技術。當前我國在此技術上取得了重大突破。國內最早進入石墨烯領域的上市公司之一東旭光電于今年7月8日推出了世界首款石墨烯基鋰離子電池產品。
3.光熱發展仍處于起步階段
目前，我國的儲熱項目尚不成熟，還在起步階段，共有兩個示范項目：一個是北京延慶的八達嶺項目，規劃裝機為1.5MW；另一個是青海的中控德令哈項目，規劃裝機50MW。八達嶺太陽能熱發電實驗電站于2012年8月成功發電，是亞洲首個兆瓦級太陽能塔式熱發電站，但目前未有并網消息。中控德令哈10MW塔式熔鹽儲能光熱電站于今年8月21日實現滿負荷并網發電。這是我國投運的第一座熔鹽儲能光熱電站，也是全世界第三座熔鹽儲能塔式光熱電站。青海省除中控德令哈的項目外，還有中廣核德令哈50MW槽式光熱發電、青海光熱電力集團格爾木200MW塔式光熱發電和博昱新能源有限公司德令哈50MW槽式光熱發電三個在建項目。今年9月1日國家發改委核定了太陽能熱發電標桿上網電價1.15元/kWh（適用于2016年實施的示范項目），為光熱發電行業迎來重大利好。
總體來講，目前我國應用相對比較廣泛的主流儲能技術為抽水蓄能、鋰離子電池和液流電池。除抽水蓄能外，目前還沒有一種技術在成本、安全、穩定性等各項指標上占明顯優勢。
（二）存在的問題
目前，國內已經有了一些地區性規定，提供了一些發展機會和市場模式，但離整體產業的健康發展還有很大距離。我國儲能商業化應用面臨儲能成本偏高、電力交易市場化程度不健全、儲能技術路線不成熟、缺乏儲能價格激勵政策等幾大挑戰，需要國家進一步出臺扶持政策。具體來說，主要有以下幾點：
1.儲能技術路線不成熟
儲能電池研究得多一點，但也只是對材料和單一裝置進行研究，很多項目還在示范驗證階段，整個系統應用以及整個產業并沒有一個明晰的技術路線，即哪類技術、哪種項目更有市場發展前景尚不明晰。
2.缺乏相應的數據支撐
目前國內儲能系統沒有實現單獨參與電網調度，還沒有這方面的數據來說明儲能參與輔助服務的作用。抽水蓄能電站作為一種運行多年的儲能形式，積累了很多數據，但電價機制仍處于探索階段。目前，我國對儲能電池的評價還是空白，而電池儲能有壽命周期，與傳統電力設備壽命的概念不同。可在電源側、負荷側都多做一些試點，明確電池的壽命衰減情況、安全隱患、運行維護情況，積累數據、厘清紛繁數據之間的關聯性，讓試點和政策相互促進，為今后提議調頻電價做數據支撐。
3.儲能政策體系和價格機制不完善
現階段我國還未出臺儲能技術產業化相關的政策體系和價格機制，尤其是針對電力儲能，基本沒有實施細則的政策，參與電力市場的機制很不健全。儲能有利于提升電力系統的運行質量、效率，但本身并不創造價值，如何為其定價是一個難點，國外通過成熟的電力市場，很容易為其定價，而國內電力市場化改革還未完成。
4.成本高且不具備盈利性
絕大部分儲能項目因為成本高不具備盈利性，也缺乏可預期的收益以吸引資本跟進，利用峰谷差套利、通過參與需求響應獲得額外收益等用戶側手段一時也很難實現。
5.儲能項目融資困難
項目融資渠道也非常有限，主要是業主自有資本金加銀行融資，還沒能通過產業投資基金撬動項目開發，而且與社會資本之間的對接還不夠。
6.儲能技術有待進一步突破
目前，儲能技術在系統容量、轉換率、壽命、安全性等問題上還有待進一步提高。如儲能設備需要可靠性保證，由于風電和太陽能項目一般要運行20年，儲能設備至少要有10年的壽命期。如果電池儲能不能使用10年以上，對于電力系統調節來講沒有意義。之前，我國儲能市場一直局限于通信領域，而在可再生能源和電動汽車領域的技術還有待進一步開發。
全球儲能發展前景展望
過去幾年，電網儲能市場的發展不夠集中。但是在未來幾年，隨著可再生能源的快速發展，電網儲能市場將迎來快速增長。據美國市場研究機構NavigantResearch研究，預計到2024年，全球儲能技術收益將突破210億美元(約合人民幣1300.1億元)。
就應用領域而言，隨著技術升級持續改變電網穩定性、成本效益，儲能發展越來越受到可再生能源行業的歡迎。IHS預計，到2018年全球家庭光伏發電電池儲能裝機容量將達到900MW，其主要增長市場為德國、意大利與英國。電動汽車領軍者特斯拉在2015年4月在美國內華達州建立了自己的電池工廠，預計2020年建成時，其年電池產量將達到35GWh。
就區域需求而言，由于對可再生能源并入電網的需求，亞洲將占據儲能領域的主導地位。市場研究與咨詢機構Frost&Sullivan預計，2016年亞洲每年新增太陽能發電量將增加至33GW，年均增長率達28.9%。這種需求有望推動對社區和電網規模儲能解決方案的關注，尤其是在日本、中國和韓國。目前，電池儲能絕大多數被用到電網輸配環節，未來工業、商業、尤其是居民儲能的增長速度會高過電網儲能。澳大利亞和日本有望在2016年成為住宅能源存儲的主要市場。
就技術路線而言，鋰離子電池是目前最具發展前景的技術。IHS預計，到2025年全球儲能裝置中，鋰電池將會占據超過80%。不僅是美國、日本，在南非、肯尼亞、菲律賓等其他國家的電池成本也在持續下降。到2025年，澳大利亞的儲能裝置安裝率將超過5%，成為全球蓄電池的領軍。
就中國而言，其儲能應用市場前景很大。根據《能源技術革命創新行動計劃(2016～2030年)》，到2020年示范推廣10MW/100MWh超臨界壓縮空氣儲能系統、1MW/1000MJ飛輪儲能陣列機組、100MW級全釩液流電池儲能系統、10MW級鈉硫電池儲能系統和100MW級鋰離子電池儲能系統等一批趨于成熟的儲能技術。新一輪電力體制改革將為新能源分布式電源和儲能應用打開市場。從經濟性上看，儲能成本會隨著規模化應用而快速下降，回收期逐漸縮短，并開始逼近贏利點。在該情況下，預計到2020年我國儲能市場累計裝機規模將超過50GW。
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