一、前言
儲能是指通過介質(zhì)或設備把能量存儲起來，在需要時再釋放出來的過程。廣義的儲能包括基礎燃料的存儲（煤、石油、天然氣等）、二次燃料的存儲（煤氣、氫等）、電力儲能和儲熱等。狹義的儲能包括儲電和儲熱。
目前已經(jīng)實現(xiàn)商用或達到示范應用水平的儲能技術包括：抽水蓄能、壓縮空氣儲能、鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池、超級電容器、超導儲能、飛輪儲能等。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換形式，可以分為物理儲能、化學儲能、電磁儲能三類（表一）。
通常一個成熟的產(chǎn)業(yè)鏈由原材料、生產(chǎn)、存儲、運輸、分配和消費六個價值鏈組成。但電力系統(tǒng)僅包括五個，即原材料（煤、石油、天然氣等）、發(fā)電、輸電、配電和用電，幾乎沒有存儲環(huán)節(jié)。電力長期以來以一種簡單、單向的方式從生產(chǎn)端輸往用戶端，導致電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性、效率和安全性受到很大的限制。儲能技術將幫助可再生能源和分布式能源大規(guī)模接入，提高常規(guī)能源發(fā)電與輸電效率、安全性和經(jīng)濟性，也是智能電網(wǎng)建設的重要組成部分，對電力系統(tǒng)現(xiàn)有五個價值鏈帶來深刻影響，并將極大改善電力系統(tǒng)運行和管理模式，開拓電力行業(yè)發(fā)展的新增長點。
二、國外儲能技術發(fā)展態(tài)勢
（一）國外儲能技術現(xiàn)狀和趨勢
從全球儲能項目的國家分布上看，美國和日本依然居領先地位，并且制定了專門的儲能發(fā)展規(guī)劃，將其列入國家戰(zhàn)略。此外，德國、英國、西班牙、韓國、澳大利亞、智力等國家相繼開展儲能項目投入，特別是在可再生能源、分布式微網(wǎng)以及家用儲能領域，頒布了相關政策法規(guī)，開展示范項目。
從全球儲能的應用領域上看，儲能項目應用領域主要包括：可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電、微網(wǎng)及離網(wǎng)、電力輸配、建筑、社區(qū)及家用儲能、電力調(diào)峰/調(diào)頻輔助服務、電動汽車、軌道交通等。
（二）國外儲能技術經(jīng)濟戰(zhàn)略和政策
根據(jù)與儲能相關性分類，可將國際上現(xiàn)有的儲能政策分為直接政策和間接政策。直接政策指針對儲能專門制定政策或包含儲能內(nèi)容的政策。間接政策指儲能相關領域制定的并對儲能產(chǎn)生影響的政策。通過對國內(nèi)外政策的統(tǒng)計，目前直接政策包括：儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、計劃和方案、儲能電價激勵政策、儲能設備投資激勵政策、儲能示范項目激勵政策等；間接政策包括可再生能源發(fā)展政策、分布式能源發(fā)展政策和智能電網(wǎng)發(fā)展政策等。以下對美國、日本、德國和韓國的儲能政策分別進行回顧。
1、美國
美國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，相應政策配套比較完善。美國政府從2009年開始就逐步出臺各類與儲能直接相關的政策，如《美國能源部2011-2015儲能計劃》對研發(fā)、示范項目及商業(yè)化進行調(diào)查并制定相應的短期、長期目標；《AB2514》號法案明確了使用儲能系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)峰、可再生能源接入、降低供電成本和減少溫室氣體排放方面的重要作用；《聯(lián)邦能源管理委員會（FERC）745號令》對美國電力供應批發(fā)市場需求響應資源進行補償；《聯(lián)邦能源管理委員會（FERC）755號令》要求ISO和RTO對能提迅速和準確調(diào)頻服務的供應商進行補償，而不僅僅按基本電價付費；《加州自發(fā)電系統(tǒng)激勵計劃（SGIP-CA）》為安裝在客戶端的分布式發(fā)電技術提供補貼；《2009年可再生與綠色能源存儲技術法案（S.1091）》規(guī)范電網(wǎng)端和用戶側(cè)儲能設備的投資減稅政策；《聯(lián)邦政府復興與再投資法案（ARRA）》以1.85億美元資助16個儲能技術示范項目。
2、日本
日本由于能源匱乏，發(fā)展可再生能源和儲能的時間較早。日本政府1974年便頒布了《日光計劃》著手新能源技術開發(fā)，并在1978年出臺了《月光計劃》針對儲能技術的發(fā)展投入了大量的研發(fā)經(jīng)費。2011年福島核事故之后，民眾棄核呼聲使日本政府不得不重新調(diào)整核能在能源結(jié)構中的比例，日本能源政策大幅向可再生能源傾斜，儲能作為可再生能源和分布式發(fā)電的支撐技術得到財政支持。此外，日本也是全球抽水蓄能規(guī)模最大的國家，日本政府通過租賃制和內(nèi)部核算制，給予抽水蓄能電站資金支持。
3、德國
2011年中期德國政府決議“棄核”后，以風電、太陽能為主的可再生能源發(fā)展步伐不斷加快，儲能也收到更多關注，政府出臺《最新上網(wǎng)電價政策（“自消費”）稅》規(guī)定所有2011年開始投入運行的光伏系統(tǒng)都將面臨13%的補貼削減，對于安裝儲能設備的家庭自消費稅大幅下降。此外，《可再生能源法案》進一步提高了可再生能發(fā)電在發(fā)電結(jié)構中的比重目標，計劃在幾十年內(nèi)通過綠色技術替代四分之三傳統(tǒng)能源。2013年德國復興銀行（KFW）聯(lián)合德國聯(lián)邦環(huán)境、自然保護和核反應堆安全部（BMU）推出分布式光伏儲能補貼政策，針對光伏發(fā)電配置的儲能設施給予補貼，標志著德國的分布式光伏政策從僅補貼發(fā)電單元擴大到了補貼保障光伏發(fā)電的儲能單元。
4、韓國
雖然儲能技術起步較晚，韓國政府也把儲能的發(fā)展融入到能源發(fā)展和電力發(fā)展政策中。韓國政府出臺了《能源存儲研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略計劃》以加大能源存儲系統(tǒng)項目建設力度，重點研發(fā)和發(fā)展韓國國內(nèi)的儲能技術和產(chǎn)業(yè)；《2011綠色能源戰(zhàn)略路線圖》目標使綠色能源在全國市場中的份額從目前的1.2%增加到18%，計劃2015年發(fā)展到480億美元的電力存儲市場規(guī)模。
此外，英國、法國、西班牙、意大利等國家也制定了儲能規(guī)劃或相應電價機制，通過采取峰谷電價和可再生能源上網(wǎng)電價等方式，直接和間接地支持了儲能的應用和發(fā)展。
三、我國儲能技術發(fā)展現(xiàn)狀及存在的主要問題
（一）我國儲能技術發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析
不同應用領域?qū)δ艿募夹g要求不同，導致各種儲能技術在不同應用領域的應用規(guī)模與潛力的差異。目前，鉛酸電池技術為應用范圍最廣、技術成熟度最高的儲能技術。鈉硫電池在電網(wǎng)調(diào)峰、負荷轉(zhuǎn)移和備用容量（旋轉(zhuǎn)備用等）領域和可再生能源并網(wǎng)領域的應用比例最高。鋰離子電池技術除在這些領域占相當比例外，在電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)方面的表現(xiàn)最為突出，是電力系統(tǒng)調(diào)頻的主要技術選擇。飛輪儲能和液流電池同樣具備瞬時響應的能力，在調(diào)頻領域也有一些應用，但鑒于其產(chǎn)量及成本限制，其應用規(guī)模較小。在用戶側(cè)方面，鉛酸電池仍被視為主流的儲能技術，這主要與鉛酸電池的應用歷史和成本優(yōu)勢有關，但隨著家庭儲能的興起，鋰離子電池的容量及性能優(yōu)勢將逐漸體現(xiàn)。
在超高大容量大規(guī)模儲能技術中，抽水蓄能和壓縮空氣技術相對成熟，適合100MW以上規(guī)模的儲能系統(tǒng)。鈉硫電池、釩電池、鋰電池、鉛酸電池和飛輪儲能已經(jīng)開始運用于兆瓦級可再生能源并網(wǎng)、分布式微網(wǎng)及離網(wǎng)項目，以及充放儲換一體化電站等領域。我國現(xiàn)已開展多個可再生能源并網(wǎng)項目，如張北風光儲輸項目、敦煌風光儲儲能示范項目、遼寧省錦州市黑山塘坊風電場工程、龍源法庫臥牛石風電場項目等。鑒于我國正在不斷調(diào)整能源結(jié)構，并制定了積極的可再生能源發(fā)展目標，未來儲能項目在這一領域的應用將保持快速發(fā)展的趨勢。
受政策推動，可再生能源分布式發(fā)電也是近期的一個發(fā)展重點。我國在2012年期間建設和規(guī)劃了較多應用于分布式微網(wǎng)及離網(wǎng)的儲能項目，例如新疆吐魯番微電網(wǎng)示范項目、南麂島（風光柴儲綜合系統(tǒng)）、鹿西島微電網(wǎng)示范工程、陳巴爾虎旗分布式電源/儲能及微電網(wǎng)實驗研究項目、煙臺長島太陽能光伏發(fā)電及儲能項目和海南三沙永興島多能互補型微型電網(wǎng)等項目。
儲能項目在我國輸配電領域也有一些應用，如南網(wǎng)10WM電池儲能站項目、甘肅省白銀市超導儲能變電站、安溪移動式鋰電池儲能電站、以及莆田湄洲島儲能電站。但與可再生能源并網(wǎng)及分布式發(fā)電儲能相比，目前輸配側(cè)的儲能項目數(shù)量較少，裝機規(guī)模也不大。
隨著電動汽車規(guī)模的日益提高，我國也建設了多個充放儲換一體化電站項目，如高安屯電動汽車充換電站、西安電動汽車充電站，以及青島薛家島電動汽車智能充換儲放一體化示范電站等。
總而言之，儲能技術仍保持多元化的發(fā)展格局，市場上約有十幾種儲能技術，每種技術都有各自的優(yōu)點和缺陷。當前并沒有一種技術在成本、安全、穩(wěn)定性等各項指標上占明顯優(yōu)勢。此外，由于不同應用場合對產(chǎn)品的性能、壽命、可靠性要求不同，且技術更新加快，目前哪些技術更適合哪種應用也沒有形成最終結(jié)論，而關鍵材料、制造工藝和能量轉(zhuǎn)換效率是各種技術面臨的共同挑戰(zhàn)。因此，未來將仍然保持多種儲能技術競爭式并存，在不斷提高性能和降低成本的基礎上，擴大各自在適用領域的應用。
（二）我國儲能技術發(fā)展存在的主要問題
儲能是智能電網(wǎng)、可再生能源接入、分布式發(fā)電、微網(wǎng)以及電動汽車發(fā)展必不可少的支撐技術，其應用貫穿了電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸配電、用電等多個環(huán)節(jié)。在我國儲能市場的發(fā)展剛剛起步，在技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)應用方面還存在一些問題。
從技術角度來看，關鍵材料、制造工藝和能量轉(zhuǎn)化效率是各種儲能技術面臨的共同挑戰(zhàn)，在規(guī)模化應用中還要進一步解決穩(wěn)定、可靠、耐久性問題。一些重大技術瓶頸還有待解決，比如大型抽水蓄能機組國產(chǎn)化程度較低，關鍵核心技術仍然掌握在外國廠商手中；壓縮空氣儲能中高負荷壓縮機技術，我國尚未完全掌握，系統(tǒng)研發(fā)尚處在示范階段；飛輪儲能的高速電機、高速軸承和高強度復合材料等關鍵技術尚未突破；化學電池儲能中關鍵材料制備與批量化/規(guī)模技術，特別是電解液、離子交換膜、電極、模塊封裝和密封等與國際先進水平仍有明顯差距；超級電容中高性能材料和大功率模塊化急速，以及超導儲能中高溫超導材料和超導限流技術等尚未突破。目前各類儲能技術都有各自優(yōu)點和缺陷，并沒有一種技術在成本、安全、穩(wěn)定性及適用性等各項指標上占明顯優(yōu)勢，還沒有形成明確的技術路線。我國雖然已形成多種技術路線并存的格局，但都缺乏應用實踐，迫切需要開展技術發(fā)展路線的研究，對儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供指導。
在推廣應用方面，儲能在電力系統(tǒng)主要應用主要包括削峰填谷、調(diào)峰調(diào)頻和備用容量、緩解尖峰供電緊張、延緩新建機組的投資、輸配線路投資、提高供電質(zhì)量和可靠性、降低用戶用電成本、實現(xiàn)可再生能源接入等。但目前大部分儲能項目仍為示范應用，運行時間短，成本高，缺乏清晰的應用方向，尚不能進行完善的經(jīng)濟性分析。雖然儲能系統(tǒng)可以實現(xiàn)多重應用，但由于應用場景的復雜性，多重效益的量化目前很難界定，增加了其商業(yè)推廣的難度。
在政策制定方面，美國、日本、歐洲等國都有較成熟的峰谷電價政策，有效體現(xiàn)了儲能應用的價值，此外美國政府出臺了“按效果付費（Pay for Performance）”和“自發(fā)電激勵（SGIP）”政策使儲能服務能夠參與到美國電力市場特別是調(diào)頻服務運行中，實現(xiàn)了儲能在部分領域的商業(yè)化運行。在我國，發(fā)改委、科技部、工信部和能源局等政府部門已在關注儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，普遍將儲能定義為重點支持的技術領域。但我國尚未出臺獨立的儲能支持和產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，競爭型電力輔助服務市場尚未形成，影響了儲能技術的商業(yè)化運營和推廣速度。
產(chǎn)業(yè)推廣方面，美國、日本等國過去20年來，各自因地制宜建立儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展機制。日本屬于資源缺乏國家，由于NGK的鈉硫電池技術因鈉和硫在海水中就可提取，沒有資源限制，而受到重視。美國因其資源豐富、電力市場化程度高，采取了從應用領域加大支持力度，多種技術共同發(fā)展，強調(diào)互補性，特別是電力輔助服務與分布式發(fā)電應用領域成為了政策支持的重點。我國儲能產(chǎn)業(yè)化正在起步，示范項目數(shù)量少，規(guī)模有限，應用時間短且應用場景不夠豐富，缺乏對儲能經(jīng)濟性的論證。此外，我國電力系統(tǒng)改革尚未完成，在現(xiàn)行電力體制下難以界定儲能在發(fā)電、輸配電、用電環(huán)節(jié)的應用會給參與方帶來多少效益，因此也無法確定誰來承擔儲能系統(tǒng)成本。雖然我國現(xiàn)已公布一些分布式儲能的示范項目，但主要通過光伏發(fā)電服務于工商業(yè)和居民的用電、解決無電人口、邊防、特殊作業(yè)的供電為主要出發(fā)點，且大部分項目還在規(guī)劃和建設中，與規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍存在一定差距。
標準是技術實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的基礎，也是支持行業(yè)健康發(fā)展的重要因素。儲能是一個新興的產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)外儲能方面的標準尚處于探索階段，標準數(shù)量很少，標準體系的建立剛剛起步。當前各個國家都在積極制定儲能標準，我國也應加快儲能方面標準的制定工作，緊跟國際標準的步伐，在國際標準中爭取更多話語權的同時，爭取將我國的技術納入國際標準中，避免出現(xiàn)標準滯后于市場的現(xiàn)象。
四、政策措施建議
我國的儲能產(chǎn)業(yè)需要政府在管理機構設置、開展示范項目、扶植重點企業(yè)、建立產(chǎn)業(yè)機制、發(fā)展產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等方面進行部署，協(xié)調(diào)好儲能產(chǎn)業(yè)技術、政策和資本三者的關系，促進中國儲能產(chǎn)業(yè)健康、可持續(xù)地發(fā)展。
（一）管理機構設置
建議建立國家級儲能組織機構，直接規(guī)劃和管理儲能行業(yè)。儲能是美國大力發(fā)展新能源國策的四大支柱之一，在美國能源局設有專門的儲能管理部門。建議我國相關部委成立直接管理機構、成立有關儲能技術的專業(yè)技術委員會，如儲能技術標準委員會。支持專門機構建立儲能技術的檢測中心。
（二）加強研發(fā)投入
儲能已經(jīng)成為未來能源體系的關鍵技術，建議國家加大在儲能領域的科研投入，超前于需求開展研究工作。儲能技術涉及材料科學，其基礎性強，在研發(fā)、驗證、示范項目和配套工程、市場推廣等過程中都需要加大資金投入力度。除國家財政增加投入外，也需要調(diào)動企業(yè)投入的積極性。實施國家重點工程，以企業(yè)為主體，廣泛吸引社會資金投入，運用現(xiàn)代金融手段拓寬資金來源，國家在財稅政策上給予必要的支持。
（三）開展示范項目
著手部署儲能技術試點和示范項目。建議從以下幾個儲能技術應用重點領域進行示范性項目：電網(wǎng)系統(tǒng)驗證試點；邊遠地區(qū)獨立供電系統(tǒng)示范項目，如邊遠山區(qū)、海島；可再生能源試點項目。
（四）扶植重點企業(yè)
目前我國還不具備對在前沿領域技術有優(yōu)勢但不盈利的公司在公開股票市場募集資金的證券市場，對于儲能這種現(xiàn)階段基本不能盈利的行業(yè)公司，可以一方面鼓勵風險投資的參與，另一方面，鼓勵儲能技術企業(yè)走出去，在海外市場IPO，并支持中國企業(yè)收購國外技術。
（五）建立產(chǎn)業(yè)機制
加強政策引導，將新能源產(chǎn)業(yè)政策延伸到儲能環(huán)節(jié)。建議相關部委在國家的中長期規(guī)劃中把儲能技術列入規(guī)劃和發(fā)展目標之中。儲能技術對于新能源發(fā)展的重要性毋庸置疑，在國家即將頒發(fā)的新能源發(fā)展政策中，應該從系統(tǒng)的角度考慮，加入對儲能技術的支持政策和相應的管理辦法。此外，還需理清儲能技術的主要應用市場與機制困惑。儲能技術的主要應用領域，如電網(wǎng)，在技術路線和管理機制上都有限制先進儲能技術發(fā)展的不合理的因素，亟需理順體制機制，針對儲能的應用領域計算系統(tǒng)的綜合效益，并且根據(jù)儲能的技術路線圖的成本下降曲線設定類似風能/光伏的補貼電價，保障市場的長期繁榮發(fā)展。
作者：劉堅[ 國家發(fā)改委能源研究所，國家可再生能源中心博士] 張靜 岳芬[ 中關村儲能聯(lián)盟儲能技術專委會]
