來源： 能源情報研究
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，然而由於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，嚴重限制了新能源的發展。
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（DOE Global Energy Storage Database）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。
全球累計運行的儲能項目裝機量以抽水蓄能佔比最大，約佔全球的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，共佔全球裝機總量的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1 2016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佔全球的近五分之四。
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，由於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，抽水蓄能裝機佔比最大，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，佔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，三國佔全球該技術類型總量的94%，僅德國就佔58%。電化學儲能主要分布在美國、日本和韓國，其中美國佔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，處於國際領先水平，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速，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），佔全部裝機的96%。
相比於其它儲能方式，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，後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。儘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佔比比較大，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，均佔據裝機第一的位置。
IHS預計，到2025年全球蓄能裝置中，鋰電池佔比將會超過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，但由於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，開啓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後於美國。美國自2013年加快了儲熱技術的發展步伐，並在2016年達到0.8GW的裝機，較2015年增加33%。
目前，儲熱技術應用於光熱電站已經成熟，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，飛輪儲能尚處於研發階段。
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。
國際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、澳洲和美國部分地區，支持家庭光伏發電的自用蓄電池安裝項目在增加。
在澳洲、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，也頒布了儲能採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範項目，並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，用於對全球儲能項目進行追蹤，同時設立了多個部門，來促進並規範儲能的發展。
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，但由於其環境影響大、建造週期長、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。電池儲能技術由於高效、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
德國由於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，併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，今後光伏儲能的發展，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裡另一重要驅動力，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，後期以鋰離子電池為主。日本還非常關注智慧城市的概念，並將儲能作為核心技術引入智慧城市建設中。
中國儲能技術發展現狀及問題
目前，儲能產業在中國還處於發展的初級階段，隨著可再生能源的快速發展，中國儲能市場潛力巨大，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，應用示範的財政補貼，也在逐步推進中。整體而言，目前中國儲能應用，基本大多是一些示範工程，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，中國儲能產業還處於發展的初期階段，以應用示範為主。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中國東部沿海城市，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於全球市場，光熱儲能目前尚處於起步階段。得益於技術進步、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年處於緩慢增長期，裝機每年保持約5%的增速。2014年11月17日發佈的《關於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，中國電化學儲能發展相對迅速。中國以鋰電池為主，發展也相對成熟，其累計運行裝機規模佔中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，鋰電池儲能還處於商業化初期，由於價格高、用於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，在中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，但由於成本高，在中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。
當前中國在此技術上取得了重大突破。中國最早進入石墨烯領域的上市公司之一，東旭光電於今年7月8日推出了世界首款石墨烯基鋰離子電池產品。
3.光熱發展仍處於起步階段
目前，中國的儲熱項目尚不成熟，還在起步階段，共有兩個示範項目：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，於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，但目前未有併網消息。
中控德令哈10MW塔式熔鹽儲能光熱電站，於今年8月21日實現滿負荷並網發電。這是中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日中國國家發改委核定了太陽能熱發電標桿上網電價1.15元/kWh（適用於2016年實施的示範項目），為光熱發電行業迎來重大利好。
總體來講，目前中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佔明顯優勢。
（二）存在的問題
目前，中國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。中國儲能商業化應用，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，需要其中央政府進一步頒布扶持政策。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，很多項目還在示範驗證階段，整個系統應用以及整個產業，並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
目前中國儲能系統，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，但電價機制仍處於探索階段。
目前，中國對儲能電池的評價還是空白，而電池儲能有壽命週期，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、釐清紛繁數據之間的關聯性，讓試點和政策相互促進，為今後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
現階段中國還未頒布儲能技術產業化，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。
儲能有利於提升電力系統的運行質量、效率，但本身並不創造價值，如何為其定價是一個難點，國際上通過成熟的電力市場，很容易為其定價，而中國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，由於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，對於電力系統調節來講沒有意義。之前，中國儲能市場一直局限於通信領域，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。
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、義大利與英國。
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，由於對可再生能源併入電網的需求，亞洲將佔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。澳洲和日本有望在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，鋰電池將會佔據超過80%。不僅是美國、日本，在南非、肯亞、菲律賓等其他國家的電池成本也在持續下降。到2025年，澳洲的儲能裝置安裝率將超過5%，成為全球蓄電池的領軍。
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