/中關村儲能產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟/

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儲能產(chǎn)業(yè)研究

/中關村儲能產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟/

大規(guī)模集中式可再生能源、分布式發(fā)電及微電網(wǎng)、調(diào)頻輔助服務、延緩輸配電擴容升級等依舊是儲能在中國最主要的應用。預計到2020年，儲能在這些領域的應用，理想情景下，總裝機規(guī)模將達到24.2GW，常規(guī)情景下，總裝機規(guī)模將達到14.5GW。

第一章　全球儲能市場發(fā)展現(xiàn)狀

一、全球儲能市場概況

據(jù)中關村儲能產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟（CNESA）項目庫不完全統(tǒng)計，截至2015年底，全球累計運行儲能項目（本部分數(shù)據(jù)均不涉及抽水蓄能、壓縮空氣和儲熱）327個，裝機規(guī)模946.8MW。自2010年起，全球儲能項目累計裝機規(guī)模的增長速度趨于平穩(wěn)，年復合增長率（2010～2015年）為18%，項目累計數(shù)量增長相對較快，年復合增長率（2010～2015年）達40%。

區(qū)域分布美國依然占據(jù)全球儲能運行項目裝機規(guī)模第一的位置，截至2015年底，美國運行的儲能項目累計裝機規(guī)模為426.4MW，占全球運行儲能項目總裝機的45%，其次是日本和中國，占比分別為33%和11%。

技術分布無論是運行中的項目還是在建、規(guī)劃中的項目，鋰離子電池都占據(jù)著累計裝機第一的位置，累計裝機規(guī)模分別為356.7MW和2.2GW，占比分別為38%和83%，其中，在建、規(guī)劃項目中的鋰離子電池累計裝機超過其在運行項目中的六倍，未來2～3年內(nèi)，相較于其他技術，鋰離子電池將會迎來爆發(fā)式的增長。

應用分布在已投入運行的儲能項目中，可再生能源并網(wǎng)領域項目的累計裝機規(guī)模占比最大，為43%；而在建設和規(guī)劃的項目中，輔助服務領域的累計裝機規(guī)模則占最大比重，相較于該領域在己運行項目中的占比有了成倍的增長，占比達到48%。從項目數(shù)量上看，無論是己運行的項目還是處于建設和規(guī)劃中的項目，分布式發(fā)電及微網(wǎng)領域均占據(jù)第一的位置，占比均接近總裝機的60%。

廠商格局2015年分別有44家儲能技術廠商、12家PCS廠商和34家系統(tǒng)集成商部署了儲能項目（包含投運、在建、規(guī)劃中的項目），涉及9種儲能技術。從廠商數(shù)量上看，美國數(shù)量最多，日本和中國分列二、三位；從裝機容量上看，全球排名前十的廠商中，鋰電技術廠商共有七家，其他技術還包括鈉硫電池、全釩液流電池和飛輪。亞洲廠商表現(xiàn)搶眼，共有七家廠商來自亞洲，特別是日韓地區(qū)，其中LG Chem裝機規(guī)模最大，超過排名第二裝機的兩倍，比亞迪是唯一一家入圍全球前十名的中國廠商。

二、全球儲能市場投融資及政府項目資助情況

據(jù)CNESA研究部對2015年產(chǎn)業(yè)動態(tài)的持續(xù)追蹤和不完全統(tǒng)計，截至2015年底，全球共有17家公司通過融資、出售債券/股權等形式，完成融資或被收購，金額總計10.2億美元，相比上年增長了155%，主要用于提升現(xiàn)有產(chǎn)品性能、研發(fā)新技術、開發(fā)新產(chǎn)品、部署新項目、拓展公司新業(yè)務和新市場等。融資總額排名前五位的企業(yè)為Main Street Power（2.5億美元）、Energizing（2.5億美元）、SolarCity（1億美元）、Sakti3 （0.9億美元）和Stem（0.84億美元）。

截至2015年底，全球政府機構對各類與儲能相關的項目支持資金總計20.4億美元。出資機構包括政府部門，及其下屬的公共事業(yè)委員會、能源研究機構、貸款辦公室等，支持類型包括建設投資、退稅、研究經(jīng)費、先進計劃開發(fā)及新技術研發(fā)等。

三、2015年全球儲能市場特點

2015年，全球新增儲能項目（含運行、在建、規(guī)劃中項目）143個，較2014年增長4%，裝機規(guī)模1227.8MW，較2014年增長78%，近五年新增裝機規(guī)模的年復合增長率為100%。全球儲能市場在保持穩(wěn)步向前發(fā)展的同時，在區(qū)域市場、應用領域與廠商業(yè)務布局上也呈現(xiàn)出一定的特點。

（1）澳大利亞為首的新興區(qū)域市場逐漸涌現(xiàn)，加速儲能全球化發(fā)展

區(qū)域分布上看，雖然美/歐/中/日/韓地區(qū)依舊占據(jù)項目裝機的領先地位（超過2015年新增裝機總量的96%），但同時也涌現(xiàn)出一些新興市場，特別是澳大利亞，不僅是2015年增速最快（新增項目裝機同比2014年增長356%）、最熱門的市場，同時也是未來極具發(fā)展前景的市場。

除了澳大利亞，東南亞、印度、加勒比海地區(qū)、非洲及南美洲等地在2015年也開展了若干儲能項目，這些地區(qū)擁有優(yōu)越的風/光資源，但電網(wǎng)設施和經(jīng)濟并不發(fā)達，有的項目是靠國際組織、國外政府、國外企業(yè)等的援助計劃而開展的，有的項目是通過政府公開招標引進國外企業(yè)的先進技術或解決方案。未來，這些地區(qū)也會有一定的市場發(fā)展空間，僅印度政府預測，到2020年印度的儲能市場規(guī)模將超過15GWh，是當前印度市場的125000倍。

（2）“分布式光儲模式”多地開花，推動儲能商業(yè)化發(fā)展

分布式光儲應用占據(jù)2015年新增項目數(shù)量第一的位置，占比為40%，同時也是近兩年增速最快的領域之一，美國、日本、德國、澳大利亞和中國是分布式光儲應用較多的國家。相關數(shù)據(jù)顯示，分布式光儲模式在各國仍將呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢，特別是在近期日本零售側市場全面打開、德國延長自發(fā)自用補貼、澳大利亞相繼出臺戶用儲能補貼等利好政策以及中國售電側改革的進一步推進的刺激下，隨著儲能成本的不斷下降，分布式光儲模式將有極為廣闊的商業(yè)前景，催生出更多的商業(yè)模式和服務模式，戶用儲能產(chǎn)品與分布式光儲解決方案供應商的數(shù)量也會逐漸增多。

（3）電動汽車“車電互聯(lián)”+“需求響應充電”+“梯次利用”應用研究如火如荼，助力儲能應用模式新發(fā)展

近兩年，特別是美國加州、德國和日本，這些可再生能源和電動汽車發(fā)展較快的國家與地區(qū)，大規(guī)模接入電網(wǎng)的可再生能源和電動汽車正在沖擊和威脅著傳統(tǒng)電網(wǎng)的結構與運行安全，而電動汽車作為一種靈活的分布式儲能單元，不僅可以參與電力市場，實現(xiàn)削峰填谷、調(diào)頻、平抑可再生能源出力波動等功能，還能通過有序充電，參與電網(wǎng)需求響應計劃，有效規(guī)避大規(guī)模充電對電網(wǎng)沖擊的同時獲取額外收益。

此外，當動力電池性能衰減不再適用于電動汽車時，仍然可以用在一些對功率要求不高的儲能領域中，既能降低項目成本又能提高電池全壽命周期的價值，還能避免資源浪費，降低環(huán)境影響。因此，越來越多的汽車廠商、系統(tǒng)集成商、公共事業(yè)公司、電力公司等都開始關注電動汽車“車電互聯(lián)”、“需求響應充電”。

（4）龍頭企業(yè)擴大海外布局，加強戰(zhàn)略合作，推動企業(yè)國際化、多元化發(fā)展

從2015年全球儲能項目的部署情況看，許多龍頭企業(yè)在鞏固自己現(xiàn)有市場的基礎上，繼續(xù)利用自己的技術優(yōu)勢，在海外尋求戰(zhàn)略合作伙伴，進一步拓寬海外市場，帶動當?shù)貎δ墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，也強化了企業(yè)自身國際化、多元化的能力。各類企業(yè)在擴大海外市場范圍的路徑上呈現(xiàn)出以下幾個特點：

1）企業(yè)以“核心業(yè)務+全球合作伙伴”捆綁式進軍海外市場。

2）企業(yè)以多元化業(yè)務優(yōu)勢進軍海外市場。

3）企業(yè)以單一核心業(yè)務進軍海外市場。

4）企業(yè)以海外融資形式進軍海外市場。

四、全球儲能市場展望

CNESA通過對過去一年產(chǎn)業(yè)動態(tài)的跟蹤，總結了幾家國外知名研究公司/機構對未來儲能市場的預測，按照領域的不同，將各類預測總結如表1所示。

從表中可以看出，預測集中在未來5～10年分布式儲能、分布式光伏+儲能、微網(wǎng)等配網(wǎng)側和用戶側的市場規(guī)模上，這些領域也將成為中短期內(nèi)全球儲能發(fā)展的熱點領域。

表1　國外知名研究公司/機構對未來儲能市場的預測（2015年）

相比2014年各研究機構發(fā)布的市場預測，2015年新增加了對澳大利亞和印度這兩個新興市場的預測，這兩個國家均擁有豐富的可再生能源資源和一定的市場條件，并且分別發(fā)布了儲能補貼和儲能采購規(guī)劃，2015年，諸如LG Chem、特斯拉、Sunverge、Imergy Power等知名儲能廠商已經(jīng)紛紛進駐這兩個市場，此外，特斯拉還表示未來將重點關注公司在這兩個市場的業(yè)務布局，未來5～10年，儲能在這兩個新興市場將迎來爆發(fā)式增長。

第二章　中國儲能市場發(fā)展現(xiàn)狀

一、中國儲能市場概況

據(jù)CNESA項目庫不完全統(tǒng)計，截至2015年底，中國累計運行儲能項目（不含抽水蓄能、壓縮空氣和儲熱）118個，累計裝機規(guī)模105.5MW，占全球儲能項目總裝機的11%，年復合增長率（2010～2015年）為110%，是全球的六倍之多，中國儲能市場值得關注。

從技術分布上看，在運行項目中，應用的儲能技術主要以鋰離子電池、鉛蓄電池和液流電池為主，且鋰離子電池的累計裝機規(guī)模占比最大，占中國市場總裝機的2/3。

從應用分布上看，分布式發(fā)電及微網(wǎng)和可再生能源并網(wǎng)領域的裝機占比最大，二者累計裝機規(guī)模超過中國市場的80%，特別是前者，無論在累計裝機規(guī)模還是項目個數(shù)上均占據(jù)第一的位置，占比分別為56%和77%。

二、2015年中國儲能市場特點

2015年，中國新增儲能項目（含運行、在建、規(guī)劃中項目）28個，裝機規(guī)模37.5MW，雖然同比2014年的項目數(shù)和裝機規(guī)模都有所下降，但依然在穩(wěn)步向前發(fā)展。2015年是中國“十二五”規(guī)劃的收官之年，同時也是為更好地迎接“十三五”的準備之年，而2015年對于中國儲能市場來說，可以用“政策”、“機會”、“新模式”等關鍵詞來總結，利好政策催生出新機會、新模式，促進儲能的快速發(fā)展。

（1）新一輪電力體制改革啟動，推動儲能市場化發(fā)展

2015年3月，中國拉開沉寂多年的電力體制改革拉開序幕，隨后相繼出臺了六個配套文件，促進我國電力行業(yè)在發(fā)電、售電、用電等多個環(huán)節(jié)進行改革。缺乏相應的市場機制，是除性能、成本等內(nèi)在因素以外，造成中國儲能推廣應用較為緩慢的最主要的原因。新一輪電改將開啟我國多個電力市場，例如需求響應、輔助服務、售電側等，儲能在這些領域都有廣闊的應用前景，并能創(chuàng)造出更多的價值。

（2）微網(wǎng)示范項目建設指導意見出臺，助力儲能商業(yè)化發(fā)展

2015年7月22日，能源局發(fā)布了《關于推進新能源微電網(wǎng)示范項目建設的指導意見》，探索建立容納高比例可再生能源電力的發(fā)輸（配）儲用一體化的局域電力系統(tǒng)?！兑庖姟分?，儲能被多次重點提及，表明了國家對于儲能的認可與重視。

近兩年，無論是項目數(shù)量還是裝機規(guī)模，分布式發(fā)電及微網(wǎng)領域一直占據(jù)第一的位置，該領域也是國內(nèi)最有希望率先實現(xiàn)規(guī)?；虡I(yè)應用的領域，在一些峰谷價差較大的地區(qū)，輔以國家和地方的光伏度電補貼政策，有若干項目已經(jīng)可以預見一定的經(jīng)濟收益，但限于補貼力度刺激不大，市場靈活度不高等原因，致使項目的投資回收期過長，一旦國家給予一定的政策支持，該領域就能迅速向商業(yè)化方向發(fā)展起來。這份《意見》釋放出利好信號，但同時也期待未來相關配套補貼政策的完善與落實，盡快實現(xiàn)儲能的商業(yè)化發(fā)展。

（3）電動汽車及基礎設施政策頻出，帶動儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

為了更清晰地體現(xiàn)整定得到參數(shù)組合的控制效果，選擇偏差絕對值與時間乘積的積分(ITAE)作為系統(tǒng)控制性能指標[6]。ITAE的計算公式如下。

2015年，國務院、發(fā)改委、工信部、財政部、國家能源局等部門先后出臺了電動汽車相關領域的政策，這些政策一方面不再僅僅停留在扶持層面，還引入了行業(yè)規(guī)范，如《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》、《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》，對技術和企業(yè)門檻進行了設定；另一方面將充電基礎設施建設仍列為重點，將從多方面推進建設，以滿足2020年全國500萬輛電動汽車充電需求。此外，在這一年，動力電池回收利用被提上國家議程，將搭建上下游企業(yè)聯(lián)動酌動力蓄電池回收利用體系。

上述幾個方面都將推動動力電池在電動汽車領域更加規(guī)范、更加快速地發(fā)展，勢必也會帶動儲能技術的性能突破與成本下降，進而促進儲能在各領域的應用。

（4）實施“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”行動計劃，催生儲能應用新模式

“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”是2015年能源領域最火的話題之一，2016年初《關于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導意見》發(fā)布，明確了國家建設能源互聯(lián)網(wǎng)的方向和目標。

雖然中國的“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”研究正處在起步階段，但是建立一個以電力系統(tǒng)為核心與紐帶、多類型能源網(wǎng)絡和交通運輸網(wǎng)絡高度整合的大能源互聯(lián)系統(tǒng)，己得到多方共識。

從現(xiàn)階段看，與國家提出的能源消費革命、電力體制改革相結合，分布式能源、微網(wǎng)、需求側管理、合同能源管理、基于數(shù)據(jù)的能源服務等領域最有可能在近期實現(xiàn)能源與互聯(lián)網(wǎng)的初步融合。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源的框架下，儲能不再局限于電力存儲技術，儲氫、儲熱、天然氣存儲等都將納入進來。未來，儲能領域有望涌現(xiàn)出更多的應用模式、商業(yè)模式，以促進“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”的發(fā)展。

（5）需求響應試點工作推進，增添儲能應用新價值

2014年和2015年，上海、北京、蘇州、唐山、佛山相繼開展需求響應試點工作，有異于以往通過行政手段等來調(diào)節(jié)用電負荷，需求響應更依賴于價格等市場信號來引導用戶主動減少峰荷或轉(zhuǎn)移峰時用電。

除各地的補貼政策外，制定、完善尖峰電價或季節(jié)電價，鼓勵電能服務企業(yè)參與試點工作等都是未來需求響應工作推進的方向，這無疑將大大增強需求響應工作的市場活力，從而催生出更多的創(chuàng)新產(chǎn)品。儲能，作為一種靈活的電力資源，也勢必可在其中發(fā)現(xiàn)自己的商機。

三、中國儲能市場展望

大規(guī)模集中式可再生能源、分布式發(fā)電及微電網(wǎng)、調(diào)頻輔助服務、延緩輸配電擴容升級等依舊是儲能在中國最主要的應用。預計到2020年，儲能在這些領域的應用，理想情景下，總裝機規(guī)模將達到24.2GW，常規(guī)情景下，總裝機規(guī)模將達到14.5GW。具體如表2所示。

表2　中國儲能裝機規(guī)模預測（2020年）

上述預測中，并不包含抽水蓄能，按照《可再生能源“十三五”發(fā)展規(guī)劃（征求意見稿）》，到2020年，我國抽水蓄能電站的總裝機規(guī)模將達到40GW。

第三章　2015年儲能技術動態(tài)盤點

2015年全球儲能技術研發(fā)快速發(fā)展，不僅在液流電池、鋰離子電池、全固態(tài)電池的性能改進方面取得了大量研究成果，而且在以鋁離子電池、全氣候自加熱鋰離子電池（lithium-ion allclimate battery（ACB）cell）為代表的新型電池體系開發(fā)也取得了突破性成果。此外特別針對鋰離子電池的安全監(jiān)測，研究人員也從鋰離子電池內(nèi)部入手，開發(fā)了多種極具應用前景的解決方案。

在收集整理2015年儲能技術研發(fā)領域的代表性成果的基礎上，對上述成果進行歸類梳理，按照傳統(tǒng)儲能電池技術改進、鋰離子電池安全問題研究、鋰離子電池電極材料開發(fā)、全固態(tài)電池研發(fā)、新型電池體系設計等五個方面進行詳細討論。

一、傳統(tǒng)儲能電池技術改進

在2015年，通過制備和應用新電極、電解質(zhì)材料和新催化劑體系，液流電池、金屬空氣電池、鈉鎳電池、超級電容器等儲能技術均有突破性的研究成果，其中液流電池仍然是研究的熱點。

液流電池：從改進或選擇不同電解液、電解質(zhì)出發(fā)，制備出無毒、成本更低、能量密度更高的液流電池是液流電池發(fā)展主要突破點?；诓煌趸€原電對的非水系液流電池體系、低成本的全鐵基液流電池和采用有機聚合物作電解質(zhì)的水系液流電池等都是代表性的研究成果。

熔融鹽電池：降低電池運行溫度、提高能量密度始終是以鈉硫電池、鈉鎳電池為代表的高溫熔融鹽電池的技術研發(fā)方向。

金屬空氣電池：開發(fā)新型低成本非鉑催化劑則是以鋅空氣電池、鋰空氣電池為代表的金屬空氣電池的研究重點。

二、鋰離子電池安全問題研究

目前鋰離子電池已經(jīng)在電動汽車、儲能領域?qū)崿F(xiàn)了大規(guī)模應用。除了電池性能和使用壽命，安全性和運行環(huán)境成為實際運行過程中更為關注的問題。針對鋰離子電池在安全性和低溫運行等方面出現(xiàn)的問題，2015年研究人員也做出了大量工作，拋開從電池外部實施監(jiān)測或加熱的思路，從電解液，隔膜，電極材料等鋰離子電池內(nèi)部關鍵材料入手提出了許多具有大規(guī)模推廣應用價值的解決方案。代表性研究成果如表3所示。

三、鋰離子電池電極材料開發(fā)

盡管鋰離子電池已經(jīng)得到大規(guī)模商業(yè)化應用，但是傳統(tǒng)鋰離子電池仍然有很大發(fā)展空間，電池能量密度，循環(huán)壽命，倍率性能以及容量保持率還遠遠沒有達到其極限。研究人員通過改進開發(fā)正負極材料不斷突破傳統(tǒng)鋰離子電池的極限。由于鋰資源價格較高，提高鋰離子在電池中有效使用率，增加電池庫倫效率成為當務之急。作為決定電池性能的關鍵，傳統(tǒng)正負極材料的改性仍然在持續(xù)不斷的進行，此外，開發(fā)簡單高效、適合大規(guī)模推廣應用的低成本制備工藝也成為當前鋰離子電池電極材料研發(fā)的重點方向。

四、全固態(tài)電池研發(fā)

全固態(tài)鋰離子電池是采用固態(tài)材料作為電解質(zhì)的鋰離子電池，具有安全性能好、能量密度大、工作溫度區(qū)間廣等優(yōu)點，是下一代鋰離子電池的主要發(fā)展方向。固態(tài)電解質(zhì)的開發(fā)是全固態(tài)鋰離子電池實現(xiàn)應用的先決條件。開發(fā)具有高離子電導率、高機械強度的固體和準固態(tài)電解質(zhì)材料體系，提高固態(tài)電解質(zhì)與傳統(tǒng)正極材料和金屬鋰負極的兼容性、抑制鋰枝晶形成，構建高倍率、穩(wěn)定循環(huán)的全固態(tài)鋰離子電池體系成為目前固態(tài)電解質(zhì)研究的重要方向。繼聚合物電解質(zhì)、無機固體電解質(zhì)之后，凝膠型電解質(zhì)也成為近期研究應用的主要材料體系。目前全固態(tài)電池已經(jīng)顯示出較好的性能，對全固態(tài)電池的研究已經(jīng)從電解質(zhì)開發(fā)和性能提升向全電池結構設計和生產(chǎn)工藝開發(fā)過渡，并不斷有電池樣品及試制生產(chǎn)線面世。

表3　2015年鋰離子電池安全問題研究方面的研究進展

五、新型電池體系設計

由于鋰資源的儲量、價格等原因，尋找替代鋰離子電池的新型儲能電池體系成為大家共識。2015年有很多低成本電池被重新發(fā)掘出來，金屬離子電池、光充電電池、金屬空氣電池、金屬二氧化碳電池等電池體系都取得重大進展。

在金屬離子電池方面，延續(xù)鋰離子電池的原理和設計思路，除了繼續(xù)開展鈉離子電池、鈉離子超級電容器等領域的材料研發(fā)、提升鈉離子電池的性能，鋁離子電池、鈣離子電池等高價態(tài)金屬離子電池的研究也取得突破。

在金屬空氣電池、金屬二氧化碳電池方面，由于以活性金屬作負極，并且正極活性物質(zhì)可以直接從周圍空氣中獲得、無需儲存在電池中，因此具有高能量密度、環(huán)境友好的特點，一直也是近年來成為備受關注的能量轉(zhuǎn)換體系。目前對于鋰空氣電池，研究重點是高效催化劑的選擇制備、負極金屬鋰的保護以及電化學機理探究，距離大規(guī)模推廣應用尚有一定距離。

第四章　2015年儲能政策解析

2015年，中國電力體制改革大幕拉開，“十三五”規(guī)劃相繼啟動，可再生能源、智能電網(wǎng)和新能源汽車等產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭強勁。從戰(zhàn)略規(guī)劃到示范項目，儲能的應用價值和潛在市場也在能源、電力、科技、交通、環(huán)保等多個領域政策中得到體現(xiàn)。上述相關產(chǎn)業(yè)和應用領域的一系列政策支持、機制變革和發(fā)展規(guī)劃也將對儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到積極的推動作用，進一步增強了儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的信心和預期。

2015年，對儲能的刺激政策主要集中在能源發(fā)展規(guī)劃政策、電改電價政策、可再能源發(fā)展政策、儲能技術行業(yè)規(guī)范政策和新能源汽車政策等五大類中，如下圖所示。

（本文節(jié)選自《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2016摘要》，題目自擬。）

圖　2015年中國儲能相關政策