前言
作為美國(guó)能源部（DOE）的“儲(chǔ)能大挑戰(zhàn)”（ESGC）的一部分，美國(guó)能源部（DOE）旨在綜合和分發(fā)最佳可用的儲(chǔ)能技術(shù)和市場(chǎng)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?！皟?chǔ)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(dòng)力挑戰(zhàn)的選項(xiàng)，致力使美國(guó)在未來的儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先地位。
本報(bào)告提供了對(duì)眾多動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能市場(chǎng)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(chǔ)能大挑戰(zhàn)”范圍內(nèi)。
該報(bào)告涵蓋以下儲(chǔ)能技術(shù)：鋰離子電池、鉛酸電池、抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、氧化還原液流電池、氫儲(chǔ)能、建筑熱儲(chǔ)能，以及長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。“儲(chǔ)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(shí)別這一報(bào)告中包含的市場(chǎng)。反過來，此市場(chǎng)分析提供了這些用例所在市場(chǎng)的獨(dú)立視圖。該報(bào)告的未來版本可能會(huì)繼續(xù)發(fā)展市場(chǎng)數(shù)據(jù)和使用案例框架的一致性。
并非所有的儲(chǔ)能技術(shù)和市場(chǎng)都能在本報(bào)告中得到解決。由于能源技術(shù)種類繁多，市場(chǎng)壁壘和數(shù)據(jù)可用性問題，該市場(chǎng)報(bào)告只包括精選的一組技術(shù)。例如，儲(chǔ)熱技術(shù)定義非常廣泛，涵蓋了廣泛的潛在市場(chǎng)，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(duì)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(bào)告中提供的數(shù)據(jù)，并將擴(kuò)展到包括其他儲(chǔ)能技術(shù)。
這種以數(shù)據(jù)為依據(jù)的對(duì)儲(chǔ)能市場(chǎng)現(xiàn)狀的評(píng)估對(duì)于跟蹤實(shí)現(xiàn)“儲(chǔ)能大挑戰(zhàn)”中描述的目標(biāo)的進(jìn)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(shí)，通過編寫本報(bào)告而發(fā)現(xiàn)的差距可以指向需要進(jìn)一步收集和分析數(shù)據(jù)的領(lǐng)域，從而可以進(jìn)一步提高對(duì)整個(gè)市場(chǎng)和技術(shù)范圍的了解。
最后，正在計(jì)劃、進(jìn)行或完成大量補(bǔ)充分析，這些分析將使該報(bào)告提供對(duì)具體技術(shù)和市場(chǎng)的更深入了解。
摘要
作為美國(guó)能源部（DOE）的“儲(chǔ)能大挑戰(zhàn)”（ESGC）的一部分，本報(bào)告總結(jié)了有關(guān)目前和預(yù)計(jì)的市場(chǎng)的文獻(xiàn)資料，這些文獻(xiàn)涉及到2030年在交通運(yùn)輸和固定市場(chǎng)在全球部署的七種儲(chǔ)能技術(shù)。著重于收集有關(guān)美國(guó)和國(guó)際上儲(chǔ)能市場(chǎng)預(yù)計(jì)如何增長(zhǎng)的最佳估計(jì)。因此，本報(bào)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(chǔ)能市場(chǎng)的新分析。
到2030年，用于固定儲(chǔ)能和交通運(yùn)輸組合的電池市場(chǎng)估計(jì)每年將增長(zhǎng)2.5～4 TWh，約為當(dāng)前市場(chǎng)800 GW的三到五倍。電動(dòng)動(dòng)力總成（即車載儲(chǔ)能系統(tǒng)）已經(jīng)得到越來越多的應(yīng)用，并且已將移動(dòng)性轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩糇畲蟮膬?chǔ)能需求，這代表著其能量消耗比固定儲(chǔ)能系統(tǒng)要高出五到十倍。而電氣化運(yùn)輸?shù)娜诤?、電池?chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)在全球電力和運(yùn)輸行業(yè)市場(chǎng)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(chǔ)能系統(tǒng)不再被視為一種障礙，而是一個(gè)真正的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，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(bào)告旨在掌握全球儲(chǔ)能市場(chǎng)的最新預(yù)測(cè)。
隨著世界各國(guó)政府在許多主要的市場(chǎng)上對(duì)消費(fèi)者的激勵(lì)措施仍然存在，以及隨著制造商增加了制造平臺(tái)的規(guī)模，過去幾年電動(dòng)汽車（EV）的采用有望繼續(xù)增長(zhǎng)。分析師預(yù)計(jì)，到2030年，對(duì)電動(dòng)汽車這樣的移動(dòng)儲(chǔ)能的需求將達(dá)到0.8至3.0 TWh，其中輕型電動(dòng)汽車的需求將主導(dǎo)近期市場(chǎng)。預(yù)計(jì)中國(guó)將成為全球最大的移動(dòng)儲(chǔ)能市場(chǎng)。然而，出乎意料的是，到2020年7月，歐洲xEV市場(chǎng)（以“x”代表輕型、中型和重型汽車的電動(dòng)汽車）超過了中國(guó)，預(yù)計(jì)今年將超過100萬輛。
固定式儲(chǔ)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(jià)格下降，新部署的儲(chǔ)能項(xiàng)目通常是鋰離子（Li-ion）電池。到2030年，全球固定儲(chǔ)能（抽水蓄能除外）的年度部署預(yù)計(jì)將超過300 GWh，這意味著電網(wǎng)相關(guān)儲(chǔ)能部署的復(fù)合年均增長(zhǎng)率（CAGR）為27％，用于倉庫物流等工業(yè)應(yīng)用儲(chǔ)能部署的復(fù)合年均增長(zhǎng)率為8％。中國(guó)宣布在2020-2026年間開發(fā)和建設(shè)裝機(jī)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(guó)也在探索抽水蓄能設(shè)施增長(zhǎng)的途徑。到2030年，全球固定式儲(chǔ)能的最大市場(chǎng)預(yù)計(jì)將在北美（41.1 GWh）、中國(guó)（32.6 GWh）和歐洲（31.2 GWh）、日本（2.3 GWh）和韓國(guó)（1.2 GWh）。
大量部署的儲(chǔ)能系統(tǒng)通常是持續(xù)放電時(shí)間4小時(shí)的儲(chǔ)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(bào)告方法和范圍
該報(bào)告在美國(guó)能源部的“儲(chǔ)能大挑戰(zhàn)”的支持下，總結(jié)了在交通運(yùn)輸和固定儲(chǔ)能市場(chǎng)中在全球范圍內(nèi)部署精選儲(chǔ)能技術(shù)的現(xiàn)狀和市場(chǎng)預(yù)測(cè)。提出了用不同的假設(shè)已發(fā)布的預(yù)測(cè)，以提供到2030年預(yù)計(jì)儲(chǔ)能系統(tǒng)將如何發(fā)展的當(dāng)前前景。該報(bào)告包括了近期和當(dāng)前有望產(chǎn)生重大影響的活動(dòng)，包括儲(chǔ)能新技術(shù)的研究進(jìn)展和儲(chǔ)能應(yīng)用程序。跟蹤預(yù)測(cè)的變化方式以及市場(chǎng)的實(shí)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(gè)總體框架內(nèi)，報(bào)告首先按部門和地區(qū)總結(jié)了每個(gè)市場(chǎng)。然后分別討論了每種儲(chǔ)能技術(shù)，并介紹了它們?cè)谶m用市場(chǎng)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(chǎng)規(guī)模和主要地區(qū)。
技術(shù)與市場(chǎng)
選擇了七種儲(chǔ)能技術(shù)納入這份報(bào)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(chǔ)能（CAES）
5.氧化還原液流電池（RFB）
6.氫氣（H2）
7.建筑熱儲(chǔ)能（TES）
本報(bào)告涵蓋的技術(shù)在固定和運(yùn)輸市場(chǎng)均得到解決。盡管消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場(chǎng)也使用了某些技術(shù)（主要是鋰離子電池），但該市場(chǎng)并未深入介紹。該報(bào)告同時(shí)研究了這些技術(shù)在2015～2030年的歷史部署和預(yù)計(jì)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(cè)到2030年某些儲(chǔ)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(cè)以進(jìn)行比較，例如與全球總儲(chǔ)能市場(chǎng)進(jìn)行比較。
該報(bào)告著眼于所有儲(chǔ)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(jìn)行劃分：
·美國(guó)
·歐洲
·中國(guó)
·亞洲其他地區(qū)（ROA）
·全球其他地區(qū)（ROW）。
本報(bào)告涵蓋的兩個(gè)主要市場(chǎng)是固定儲(chǔ)能市場(chǎng)和義能運(yùn)輸市場(chǎng)，每個(gè)市場(chǎng)又細(xì)分為各自的領(lǐng)域。 運(yùn)輸有兩個(gè)主要領(lǐng)域：電動(dòng)汽車（xEV）或燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）的機(jī)動(dòng)性，以及燃油汽車起動(dòng)、照明和點(diǎn)火（SLI）。 表1中進(jìn)一步描述了與每個(gè)部門相關(guān)的應(yīng)用。表2中描述了固定儲(chǔ)能市場(chǎng)，其中大部分與電網(wǎng)和商業(yè)彈性相關(guān)。
