美國能源部發(fā)布的“儲能大挑戰(zhàn)”報告（一）

作為美國能源部(DOE)的“儲能大挑戰(zhàn)”(ESGC)的一部分，美國能源部(DOE)旨在綜合和分發(fā)最佳可用的儲能技術(shù)和市場的數(shù)據(jù)、信息和分析，為決策提供依據(jù)并加速技術(shù)采用。“儲能大挑戰(zhàn)”路線圖提供了解決技術(shù)開發(fā)、商業(yè)化、制造、估值和勞動力挑戰(zhàn)的選項，致力使美國在未來的儲能技術(shù)領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先地位。

本報告提供了對眾多動態(tài)儲能市場的基本了解。通過從最佳公開來源獲得的部署、投資和制造數(shù)據(jù)的集成表示形式，將其納入“儲能大挑戰(zhàn)”范圍內(nèi)。

該報告涵蓋以下儲能技術(shù)：鋰離子電池、鉛酸電池、抽水蓄能、壓縮空氣儲能、氧化還原液流電池、氫儲能、建筑熱儲能，以及長時儲能技術(shù)。“儲能大挑戰(zhàn)”路線圖中列出的以用戶為中心的用例可幫助識別這一報告中包含的市場。反過來，此市場分析提供了這些用例所在市場的獨立視圖。該報告的未來版本可能會繼續(xù)發(fā)展市場數(shù)據(jù)和使用案例框架的一致性。

并非所有的儲能技術(shù)和市場都能在本報告中得到解決。由于能源技術(shù)種類繁多，市場壁壘和數(shù)據(jù)可用性問題，該市場報告只包括精選的一組技術(shù)。例如，儲熱技術(shù)定義非常廣泛，涵蓋了廣泛的潛在市場，技術(shù)就緒水平和一次能源。在其他領(lǐng)域，數(shù)據(jù)稀缺性需要對未來的應(yīng)用程序和新興科學(xué)有更深入的了解。未來的工作將更新本報告中提供的數(shù)據(jù)，并將擴展到包括其他儲能技術(shù)。

這種以數(shù)據(jù)為依據(jù)的對儲能市場現(xiàn)狀的評估對于跟蹤實現(xiàn)“儲能大挑戰(zhàn)”中描述的目標(biāo)的進展并為廣泛的利益相關(guān)者的決策提供信息至關(guān)重要。同時，通過編寫本報告而發(fā)現(xiàn)的差距可以指向需要進一步收集和分析數(shù)據(jù)的領(lǐng)域，從而可以進一步提高對整個市場和技術(shù)范圍的了解。

最后，正在計劃、進行或完成大量補充分析，這些分析將使該報告提供對具體技術(shù)和市場的更深入了解。

摘要

作為美國能源部(DOE)的“儲能大挑戰(zhàn)”(ESGC)的一部分，本報告總結(jié)了有關(guān)目前和預(yù)計的市場的文獻資料，這些文獻涉及到2030年在交通運輸和固定市場在全球部署的七種儲能技術(shù)。著重于收集有關(guān)美國和國際上儲能市場預(yù)計如何增長的最佳估計。因此，本報告的目的是總結(jié)可用數(shù)據(jù)，而不是提供有關(guān)當(dāng)前和未來儲能市場的新分析。

到2030年，用于固定儲能和交通運輸組合的電池市場估計每年將增長2.5～4 TWh，約為當(dāng)前市場800 GW的三到五倍。電動動力總成(即車載儲能系統(tǒng))已經(jīng)得到越來越多的應(yīng)用，并且已將移動性轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩糇畲蟮膬δ苄枨?，這代表著其能量消耗比固定儲能系統(tǒng)要高出五到十倍。而電氣化運輸?shù)娜诤?、電池儲能系統(tǒng)成本的快速下降以及可變可再生能源發(fā)電的增加，導(dǎo)致儲能系統(tǒng)在全球電力和運輸行業(yè)市場中的部署激增。盡管曾經(jīng)被視為高水平并網(wǎng)可再生能源電力的缺失環(huán)節(jié)，但部署固定儲能系統(tǒng)不再被視為一種障礙，而是一個真正的市場機會，可以找到最具成本效益的技術(shù)來提高電網(wǎng)的可靠性、適應(yīng)性和需求管理。該報告旨在掌握全球儲能市場的最新預(yù)測。

隨著世界各國政府在許多主要的市場上對消費者的激勵措施仍然存在，以及隨著制造商增加了制造平臺的規(guī)模，過去幾年電動汽車(EV)的采用有望繼續(xù)增長。分析師預(yù)計，到2030年，對電動汽車這樣的移動儲能的需求將達到0.8至3.0 TWh，其中輕型電動汽車的需求將主導(dǎo)近期市場。預(yù)計中國將成為全球最大的移動儲能市場。然而，出乎意料的是，到2020年7月，歐洲xEV市場(以“x”代表輕型、中型和重型汽車的電動汽車)超過了中國，預(yù)計今年將超過100萬輛。

固定式儲能系統(tǒng)的現(xiàn)有容量主要由抽水蓄能設(shè)施主導(dǎo)，但是由于價格下降，新部署的儲能項目通常是鋰離子(Li-ion)電池。到2030年，全球固定儲能(抽水蓄能除外)的年度部署預(yù)計將超過300 GWh，這意味著電網(wǎng)相關(guān)儲能部署的復(fù)合年均增長率(CAGR)為27%，用于倉庫物流等工業(yè)應(yīng)用儲能部署的復(fù)合年均增長率為8%。中國宣布在2020-2026年間開發(fā)和建設(shè)裝機容量為35GW的抽水蓄能設(shè)施，盡管目前尚不在開發(fā)階段，但美國也在探索抽水蓄能設(shè)施增長的途徑。到2030年，全球固定式儲能的最大市場預(yù)計將在北美(41.1 GWh)、中國(32.6 GWh)和歐洲(31.2 GWh)、日本(2.3 GWh)和韓國(1.2 GWh)。

大量部署的儲能系統(tǒng)通常是持續(xù)放電時間4小時的儲能系統(tǒng)，與電網(wǎng)規(guī)模、商業(yè)和工業(yè)(C&I)以及住宅可再生能源(通常是太陽能發(fā)電設(shè)施)結(jié)合在一起。

報告方法和范圍

該報告在美國能源部的“儲能大挑戰(zhàn)”的支持下，總結(jié)了在交通運輸和固定儲能市場中在全球范圍內(nèi)部署精選儲能技術(shù)的現(xiàn)狀和市場預(yù)測。提出了用不同的假設(shè)已發(fā)布的預(yù)測，以提供到2030年預(yù)計儲能系統(tǒng)將如何發(fā)展的當(dāng)前前景。該報告包括了近期和當(dāng)前有望產(chǎn)生重大影響的活動，包括儲能新技術(shù)的研究進展和儲能應(yīng)用程序。跟蹤預(yù)測的變化方式以及市場的實際發(fā)展方式可以幫助政府和行業(yè)研究與部署策略。

在這個總體框架內(nèi)，報告首先按部門和地區(qū)總結(jié)了每個市場。然后分別討論了每種儲能技術(shù)，并介紹了它們在適用市場中的當(dāng)前和預(yù)期需求。在可行的情況下，將展示全球制造能力以表征當(dāng)前市場規(guī)模和主要地區(qū)。

技術(shù)與市場

選擇了七種儲能技術(shù)納入這份報告：

1.鋰離子電池

2.鉛酸電池

3.抽水蓄能電站

4.壓縮空氣儲能(CAES)

5.氧化還原液流電池(RFB)

6.氫氣(H2)

7.建筑熱儲能(TES)

本報告涵蓋的技術(shù)在固定和運輸市場均得到解決。盡管消費類電子產(chǎn)品市場也使用了某些技術(shù)(主要是鋰離子電池)，但該市場并未深入介紹。該報告同時研究了這些技術(shù)在2015～2030年的歷史部署和預(yù)計需求。在某些情況下，重要信息可在2015年之前獲得，并已包含在背景中。另一方面，在某些情況下，尚無法獲得信息來預(yù)測到2030年某些儲能技術(shù)的部署。在可獲得的情況下，提供了基于不同假設(shè)的預(yù)測以進行比較，例如與全球總儲能市場進行比較。

該報告著眼于所有儲能技術(shù)的全球部署。只要有可能，這些信息通過以下區(qū)域進行劃分：

·美國

·歐洲

·中國

·亞洲其他地區(qū)(ROA)

·全球其他地區(qū)(ROW)。