儲(chǔ)能技術(shù)及市場(chǎng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析

摘 要：當(dāng)前，全球儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)正處在快速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，國內(nèi)外儲(chǔ)能技術(shù)與市場(chǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀各有差異。本文首先對(duì)儲(chǔ)能類型與應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了概述，進(jìn)而對(duì)現(xiàn)階段國內(nèi)外儲(chǔ)能技術(shù)的共性和差異進(jìn)行了分析對(duì)比；其次，對(duì)國際儲(chǔ)能市場(chǎng)空間、主要儲(chǔ)能形式的市場(chǎng)規(guī)模和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，對(duì)國內(nèi)儲(chǔ)能市場(chǎng)占比、不同應(yīng)用領(lǐng)域儲(chǔ)能的發(fā)展情況進(jìn)行了總結(jié)；最后，基于不同的儲(chǔ)能類型，進(jìn)一步對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)與市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。通過以上分析，本文提出了對(duì)我國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的啟示和展望，以期為儲(chǔ)能的技術(shù)管理、市場(chǎng)布局、技術(shù)開發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能技術(shù)；共性與差異性；商業(yè)模式；發(fā)展現(xiàn)狀；趨勢(shì)分析

當(dāng)前，在“雙碳”戰(zhàn)略背景下，能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程持續(xù)深入，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)正在逐步優(yōu)化調(diào)整。然而，電源、電網(wǎng)、負(fù)荷等結(jié)構(gòu)性變化，逐漸與用戶對(duì)電能質(zhì)量、能源效率等方面的要求產(chǎn)生矛盾。儲(chǔ)能技術(shù)憑借其高效利用和靈活智能的優(yōu)勢(shì)，成為解決上述問題的有效方式。近年來，儲(chǔ)能技術(shù)的研究已成為國內(nèi)外工程研究領(lǐng)域的前沿課題之一。作為智能電網(wǎng)領(lǐng)域中不可或缺的重要部分，儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)揮的作用日益凸顯。盡管全球儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)正處在快速發(fā)展時(shí)期，但國內(nèi)外在儲(chǔ)能技術(shù)、市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)方面仍存在顯著差異。

一、儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）國際方面

國際上，歐美日韓等國家和地區(qū)的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早，并結(jié)合自身資源稟賦和產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行多場(chǎng)景應(yīng)用開發(fā)，在儲(chǔ)能功能布局和形式上形成了很多領(lǐng)先產(chǎn)品。中國與全球主要儲(chǔ)能技術(shù)水平對(duì)比情況如圖1所示。

在儲(chǔ)能功能布局方面，美國、韓國的電池企業(yè)已開發(fā)出針對(duì)不同能量型和功率型的儲(chǔ)能產(chǎn)品。例如，PJM和CAISO分別是美國儲(chǔ)能功率規(guī)模和能量規(guī)模最大的龍頭企業(yè)；韓國LG Chem、三星SDI、Kokam等則是具有針對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景開發(fā)高品質(zhì)產(chǎn)品能力的韓國儲(chǔ)能巨頭。

在儲(chǔ)能形式開發(fā)方面，歐美日韓等國在飛輪儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱蓄冷、鈉硫電池、全釩液流電池、氫儲(chǔ)能、鈦酸鋰電池等領(lǐng)域水平領(lǐng)先。

（二）國內(nèi)方面

與國際領(lǐng)先國家相比，我國在抽水蓄能與電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)上與其水平相當(dāng)，但在飛輪儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱蓄冷等技術(shù)水平上存在一定差距。

抽水蓄能是當(dāng)前成本最低、技術(shù)最成熟、壽命最長、功率和容量極大的儲(chǔ)能方式。當(dāng)儲(chǔ)能電站的儲(chǔ)能利用小時(shí)數(shù)達(dá)到2000h時(shí)，度電成本約0.46元，目前在電力輔助服務(wù)市場(chǎng)中已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營。與抽水蓄能相比，電化學(xué)儲(chǔ)能具備占地面積小、項(xiàng)目開發(fā)周期短、成本持續(xù)下降等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具有較高的能量密度和功率密度，決定了其廣泛的技術(shù)適用性。特別是鋰電儲(chǔ)能因使用壽命長、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，在電化學(xué)儲(chǔ)能中應(yīng)用最廣，多方面技術(shù)參數(shù)提升顯著。當(dāng)前鋰電池循環(huán)壽命通常在6000–10000次之間，發(fā)電成本約為0.51元/度，低于全國多數(shù)發(fā)達(dá)省份的居民用電價(jià)格，已基本具備收益空間。

但現(xiàn)階段我國在飛輪儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱蓄冷、鈉硫電池技術(shù)等方面正處于小型系統(tǒng)示范或樣機(jī)研制階段，核心部件國產(chǎn)化問題增加了儲(chǔ)能系統(tǒng)的集成難度，儲(chǔ)能的效率、成本、壽命局限性較大。

二、儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）國際方面

目前主要發(fā)達(dá)國家及部分發(fā)展中國家均高度重視儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，儲(chǔ)能市場(chǎng)在各國政府的政策鼓勵(lì)下得到了積極發(fā)展。美國權(quán)威機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，近十年，全世界儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)增長了70%以上?！秲?chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2024》數(shù)據(jù)顯示，截至2023年年底，全球儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模289.2GW，年增長率21.9%。其中，抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模占比降幅較大，首次低于70%，與2022年同期相比下降12.3個(gè)百分點(diǎn)，新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)91.3GW，是2022年同期的近兩倍。其中鋰離子電池繼續(xù)高速增長，年增長率超過100%，其他儲(chǔ)能（熔融鹽儲(chǔ)熱）占比1.4%（見圖2）。

全球儲(chǔ)能市場(chǎng)中，抽水蓄能約占全球儲(chǔ)能裝機(jī)容量的67%，但受自然條件的限制，其未來裝機(jī)增幅不會(huì)很大。壓縮空氣儲(chǔ)能作為一種具有推廣應(yīng)用前景的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)，引起了美國和德國的高度重視，兩國在率先進(jìn)行商業(yè)化應(yīng)用之后，又分別建設(shè)多座大型壓縮空氣儲(chǔ)能電站，且仍在積極布局建設(shè)中。此外，多個(gè)研究單位在壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)方面不斷提出創(chuàng)新性方案，以提高系統(tǒng)效率。飛輪儲(chǔ)能主要分布在英國、美國和德國等技術(shù)先進(jìn)和產(chǎn)業(yè)實(shí)力較強(qiáng)的國家；儲(chǔ)熱蓄冷儲(chǔ)能主要分布在光熱資源豐富的國家，如智利、美國、西班牙、摩洛哥等；鈉基電池主要分布在日本、意大利和美國；氫儲(chǔ)能主要集中在德國、意大利、英國和挪威。從儲(chǔ)能市場(chǎng)的總體發(fā)展趨勢(shì)來看，美國、中國和日本領(lǐng)跑當(dāng)前世界儲(chǔ)能市場(chǎng)，盡管2019年中國儲(chǔ)能市場(chǎng)遇冷，但仍在全球市場(chǎng)占據(jù)了重要份額。從發(fā)展差異性來看，歐洲儲(chǔ)能市場(chǎng)呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢(shì)，尤其是英國儲(chǔ)能市場(chǎng)，近年來呈爆發(fā)式增長勢(shì)頭。韓國部署的儲(chǔ)能項(xiàng)目則朝著規(guī)模大型化方向發(fā)展，其中包括了世界上最大的用戶側(cè)150MW儲(chǔ)能項(xiàng)目。

（二）國內(nèi)方面

隨著產(chǎn)業(yè)推進(jìn)方向不斷明確，我國在儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)、項(xiàng)目示范、參與電力輔助服務(wù)市場(chǎng)政策等方面支持力度逐步加大，國內(nèi)儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模正日益擴(kuò)大。

1. 從市場(chǎng)占比情況看，我國市場(chǎng)增長穩(wěn)定，抽水儲(chǔ)能仍占主導(dǎo)地位，電化學(xué)儲(chǔ)能處于快速增長期。

（1）抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)顯示，截至2023年年底，我國儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模86.5GW，占全球市場(chǎng)總規(guī)模的30%，同比增長45%。其中，抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)占比同樣首次低于60%，與2022年同期相比下降17.7個(gè)百分點(diǎn)；新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模首次突破30GW，達(dá)到34.5GW/74.5GWh，功率規(guī)模和能量規(guī)模同比增長均超過150%，其他儲(chǔ)能（熔融鹽儲(chǔ)熱）占比0.7%（見圖3）。

（2）鋰電池作為最主流的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)路線，在全球及中國市場(chǎng)均占據(jù)主導(dǎo)地位，市場(chǎng)占比超過90%。鋰離子電池以其高能量密度、長循環(huán)壽命和相對(duì)成熟的技術(shù)路徑，成為儲(chǔ)能系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。2016–2023年，全球電化學(xué)儲(chǔ)能總裝機(jī)由3GW躍升至86GW，年復(fù)合增長率高達(dá)61.51%，保持高增長態(tài)勢(shì)。我國電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模31.35GW/68.70GWh，較2022年同期實(shí)現(xiàn)了大幅增長，其中鋰離子電池儲(chǔ)能規(guī)模累計(jì)30.5GW，占比97.48%。

在其他類型的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中，液流電池容量大，技術(shù)比較成熟，安全性高，正逐步面向電能質(zhì)量、削峰填谷、調(diào)頻等大規(guī)模電力儲(chǔ)能需求市場(chǎng)，但能量效率低是其面臨的短板。鈉硫電池則具有較高的能量密度和效率，但門檻高且高溫安全問題突出，目前仍處于示范階段。

（3）伴隨著國內(nèi)新能源發(fā)電裝機(jī)容量的高速增長，以鋰離子電池為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能迎來發(fā)展機(jī)遇期，技術(shù)成熟度不斷提高，裝機(jī)規(guī)模快速增加。截至2022年，已有20多個(gè)百兆瓦級(jí)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行，較2021年同期增長5倍，而規(guī)劃在建中的百兆瓦級(jí)項(xiàng)目數(shù)更是達(dá)到400余個(gè)。目前國內(nèi)已有對(duì)吉瓦級(jí)電站的規(guī)劃，青海、河南、山西、福建、云南、內(nèi)蒙古等地區(qū)已對(duì)吉瓦級(jí)電化學(xué)儲(chǔ)能電站的可行性進(jìn)行討論并進(jìn)入了部署甚至實(shí)施階段。

（4）我國壓縮空氣儲(chǔ)能的研究起步較晚，但工程實(shí)施走在了世界前列。近年來，國內(nèi)的壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目步入發(fā)展的快車道，逐漸開始形成規(guī)模。國內(nèi)已建成500kW、1.5MW、10MW、100MW、300MW容量等級(jí)的壓縮空氣儲(chǔ)能示范電站，并完成了多容量等級(jí)的技術(shù)驗(yàn)證工作。

（5）飛輪儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)過多年研究，涌現(xiàn)出了一大批從事技術(shù)研究的科研機(jī)構(gòu)和制造企業(yè)，其應(yīng)用領(lǐng)域包括電網(wǎng)調(diào)頻、新能源消納、微電網(wǎng)支撐等，但目前仍處于示范項(xiàng)目階段，尚未進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

（6）氫能是一種高效清潔的能源形式，在碳中和的背景下，全球主要經(jīng)濟(jì)體陸續(xù)將氫能發(fā)展上升至戰(zhàn)略高度，預(yù)計(jì)未來氫氣的能源屬性將逐漸顯現(xiàn)。但實(shí)現(xiàn)氫能的規(guī)模化發(fā)展尚需時(shí)日，后續(xù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程有賴于各環(huán)節(jié)技術(shù)的進(jìn)步、基礎(chǔ)設(shè)施的完善以及成本的降低。

2. 從儲(chǔ)能不同應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展情況看，我國儲(chǔ)能市場(chǎng)不同應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展各異，商業(yè)模式、投資收益、面臨挑戰(zhàn)等均有不同?？傮w表現(xiàn)如下：

（1）電源側(cè)儲(chǔ)能主要有風(fēng)儲(chǔ)、光儲(chǔ)、火儲(chǔ)三種模式，且三種模式都具有發(fā)展前景。技術(shù)主要以鋰離子電池為主，其中磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池、鈦酸鋰電池裝機(jī)占比位列前三。“集中式新能源+儲(chǔ)能”尚處于起步階段，仍以示范為主；技術(shù)類型較為豐富，但主流仍是鋰離子電池。

（2）電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能2019年因受政策影響發(fā)展有所減緩，但增速遇冷、趨勢(shì)不冷，未來或?qū)⒂瓉碓俅伟l(fā)展。

（3）用戶側(cè)儲(chǔ)能目前雖受限于成本和安全性，項(xiàng)目啟動(dòng)速度較慢，但其應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，對(duì)儲(chǔ)能形式的需求也較為多元，隨著聚合利用等技術(shù)的進(jìn)步和相關(guān)激勵(lì)政策的落實(shí)，未來國內(nèi)用戶側(cè)儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模較為廣闊。

三、儲(chǔ)能技術(shù)與市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)

（一）抽水蓄能

抽水蓄能作為當(dāng)前保障電力供應(yīng)、維護(hù)電網(wǎng)安全和促進(jìn)新能源消納的核心儲(chǔ)能方式，雖然投資較大、建設(shè)周期長，但其技術(shù)成熟度高，特別適用于具有大容量儲(chǔ)能需求的情況。隨著新型電力系統(tǒng)對(duì)靈活性、經(jīng)濟(jì)性和安全性的需求不斷提升，大容量、高轉(zhuǎn)速、短周期、低成本的相關(guān)技術(shù)將是未來發(fā)展趨勢(shì)。與此同時(shí)，隨著開發(fā)難度的增加、設(shè)備和人工成本上漲，其單位造價(jià)水平將有所上漲，預(yù)計(jì)2025年后新建抽水蓄能的單位造價(jià)將在6500元/千瓦以上，到“十五五”末期其度電成本或?qū)⒏哂趬嚎s空氣儲(chǔ)能和鋰離子電池。

（二）壓縮空氣儲(chǔ)能

壓縮空氣儲(chǔ)能的初期投資較低，循環(huán)壽命較高，儲(chǔ)能時(shí)長和性能均與抽水蓄能電站類似，選址布置（尤其是人工硐室）相比于抽水蓄能電站更加靈活，示范項(xiàng)目已進(jìn)入百兆瓦時(shí)代，是當(dāng)前發(fā)展勢(shì)頭較好的新型儲(chǔ)能技術(shù)。未來，隨著技術(shù)進(jìn)步，其系統(tǒng)效率有望接近抽水蓄能電站的水平，預(yù)計(jì)在“十五五”期間，壓縮空氣儲(chǔ)能的度電成本將低于抽水蓄能，商業(yè)化潛力較高。

（三）電化學(xué)儲(chǔ)能

電化學(xué)儲(chǔ)能中，鋰離子電池因其能量密度較高、循環(huán)壽命長、效率高、響應(yīng)速度快的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)了絕對(duì)主導(dǎo)地位，而考慮綜合成本和安全性因素，其絕大部分為磷酸鐵鋰電池。鈉離子電池目前正處于示范應(yīng)用階段，具有成本低、低溫性能佳、倍率性能好的優(yōu)點(diǎn)，且可大幅減少對(duì)關(guān)鍵礦產(chǎn)資源的依賴；目前其循環(huán)壽命、能量密度較鋰離子電池仍有一定差距，未來隨著技術(shù)進(jìn)步具備較大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

（四）氫儲(chǔ)能

氫儲(chǔ)能目前存在成本較高、“電-氫-電”全周期效率較低等局限，但由于其能量密度高、工作時(shí)間長，作為超長周期儲(chǔ)能方式在技術(shù)上具有不可替代性，未來隨著氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的不斷成熟和技術(shù)進(jìn)步，氫儲(chǔ)能成本有望逐步降低，具備更強(qiáng)的市場(chǎng)競爭力。

四、結(jié)論及展望

縱觀全球儲(chǔ)能發(fā)展動(dòng)態(tài)，通過對(duì)上述國內(nèi)外儲(chǔ)能技術(shù)和市場(chǎng)的對(duì)比分析，本文得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

第一，技術(shù)發(fā)展方面，抽水蓄能成熟度最高、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)循環(huán)壽命、功率性能、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等近年來得到快速提升。國際儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)以應(yīng)用為導(dǎo)向的產(chǎn)品定制化布局超前，而國內(nèi)在抽水蓄能、電化學(xué)儲(chǔ)能以外的儲(chǔ)能技術(shù)水平上與歐美日韓等國存在一定差距，產(chǎn)品多元化有待拓展，此外，還需加強(qiáng)市場(chǎng)應(yīng)用導(dǎo)向的技術(shù)研發(fā)體系建設(shè)。

第二，市場(chǎng)發(fā)展方面，美國、中國、日本領(lǐng)跑世界儲(chǔ)能市場(chǎng)，歐洲呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢(shì)。國內(nèi)除抽水蓄能、鋰離子電池、鉛蓄電池、液流電池以外，其他儲(chǔ)能技術(shù)與國外尚存在一定差距，但在系統(tǒng)集成技術(shù)和部分新型技術(shù)研究方面處于國際先進(jìn)水平，部分應(yīng)用領(lǐng)域的示范項(xiàng)目也取得了顯著進(jìn)展。

綜上所述，未來十年將是儲(chǔ)能市場(chǎng)走向成熟的關(guān)鍵時(shí)期，隨著市場(chǎng)環(huán)境的逐漸完善，儲(chǔ)能技術(shù)將對(duì)能源系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。為了儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，應(yīng)集中力量解決影響儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展方向的關(guān)鍵瓶頸問題，聚焦產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)，制定長期穩(wěn)定、可預(yù)期的儲(chǔ)能激勵(lì)政策，形成可預(yù)期的投資回報(bào)機(jī)制。此外，應(yīng)以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為主線，積極開展不同應(yīng)用場(chǎng)景示范項(xiàng)目建設(shè)，以應(yīng)對(duì)未來儲(chǔ)能需求的多樣化發(fā)展趨勢(shì)。

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（本文作者：劉建偉、李學(xué)斌、劉曉歐、田昕、徐逸清、郝艷勇、李志元、李雨田。劉建偉系中國電力工程顧問集團(tuán)高級(jí)工程師；李學(xué)斌系天津電力設(shè)計(jì)院高級(jí)工程師；劉曉歐系中國電力工程顧問集團(tuán)高級(jí)工程師；田昕、徐逸清、郝艷勇、李志元、李雨田單位分別系中國電力工程顧問集團(tuán)、華東電力設(shè)計(jì)院、天津電力設(shè)計(jì)院、新疆電力設(shè)計(jì)院、西北電力設(shè)計(jì)院）

Analysis of the Current Development Status and Trends of Energy Storage Technology and Market at Home and Abroad

Liu Jianwei Li Xuebin Liu Xiaoou

Abstract： The global energy storage industry is in a period of rapid development，and domestic and foreign energy storage technologies and markets have different development status.This article first provides an overview of energy storage types and application scenarios， and then analyzes the common characteristics and differences faced by energy storage technologies between domestic and foreign at present；secondly，the international energy storage marketcapacity，the market size of major energy storage forms and the development trend is analyzed. The domestic energy storage market share and the development of different application areas are summarized；Finally， an analysis was conducted on the development trends of energy storage technology and market by energy storage type.After analysis，this article puts forward the enlightenment and prospect of the development of China’s energy storage industry，with a view to providing reference for energy storage management，market layout，and technology development.

Keywords： Energy Storage Technology； Similarities and Differences； Business Model； Development Status； Trend Analysis