随着各国政府陆续推出的碳中和目标和时间节点，必须加快推进能源转型、加速能源结构调整优化，建设以新能源为主体的新型能源系统，风能、太阳能等可再生能源全面发展，成为推动储能产业发展的重要力量，这类能源在时空上具有间歇性和分布不均性的特点，储能技术则可以解决这一问题，不仅能提高电网对高比例可再生能源的消纳和调控能力，而且会进一步改善新能源并网系统的稳定性和可控性，是能源革命的关键支撑技术。2020年下半年开始，世界各国和地区纷纷发布了储能战略规划及储能技术发展路线图。2021年，世界主要国家都已把发展储能产业作为国家战略，国际市场继续展开储能制造业战略制高点的竞争。
Guidehouse公司预测，到2029年，全球储能市场规模将达到1880亿美元，这主要是因为需要保持电网稳定性，同时增加太阳能发电和风力发电份额。从地域来看，全球储能项目装机主要分布在亚洲的中国、日本、印度和韩国，欧洲的西班牙、德国、意大利、法国、奥地利和美国，这10个国家储能项目累计装机容量占全球的近五分之四。
电化学储能技术已经比较成熟，具有响应速度快、建设周期短、施工安装易等优点，能够贴近负荷、各类新能源灵活配置，成本也逐年降低，在固定式储能和交通领域都有相应的应用场景。从技术路线看，电化学储能可分为锂离子电池、铅蓄电池、液流电池和钠硫电池等，以技术经济性较为突出的锂离子电池为主流。
2020年，全球新增投运储能项目，特别是电化学储能项目的装机规模再次刷新单年新增规模记录，达到4.7GW，超过2019年新增投运规模的1.6倍。目前，锂离子电池在电化学储能技术中占比最高，但是目前商业化的锂离子电池技术不能完全满足现阶段储能系统所要求的性能、成本和其他扩展目标。据欧盟2020年12月最新颁布的电池技术分类，电化学储能技术正逐步从锂离子电池(第4代以前)朝向下一代电池技术(第4代之后)发展，主要包括：固态锂电池、钠离子电池、钾离子电池、锌离子电池、全固态电池、多价离子电池和金属-空气电池等技术领域，并有望于2025年以后实现市场化应用。
美国 美国极为重视对储能技术的开发，美国政府早已推出了储能技术的研发规划，制定了战略路线，并从政府不同层面出台了各种储能政策，积极支持储能技术研发转化，保护和满足国内生产制造需求，目的在于形成本土制造、本土应用的市场环境，而且其覆盖面广，支持囊括了电化储能、机械储能、储热以及电力电子等储能技术，不但对顶层设计给与可观的资金支持，而且注重储能技术前瞻性布局和保持储能技术全球化领导地位。 美国储能市场化机制成熟，为储能参与市场竞争获得经济性创造了良好的条件，市场空间逐年得到扩大，预测2025年超52GWh，电化学储能市场迸发。根据全球能源和金属行业权威机构伍德麦肯兹（WoodMackenzie）统计，美国2020年新增储能装机量达1.46GW/3.48GWh，主要得益于美国公用事业端的大规模储能部署以及极端天气下户用储能需求的大幅提升。其中电化学储能新增1.1GW/2.6GWh，是主要的增长动力，同比增长207%。从新增装机容量来看，电化学储能正逐渐成为发展主力，占据了目前储能新增市场的90%以上，其中以锂离子电池储能为主，占据电化学储能的90%以上。 美国能源部于2018年宣布决定更新由阿贡国家实验室领导的能源创新中心储能研究联合中心（Joint Center for Energy Storage Research，JCESR），专注于推进电池科学和技术。美国能源部计划每年为JCESR提供2400万美元的资金，在五年的续约期内总计1.2亿美元。为下一代电池的多样性奠定基础，用于多种用途。JCESR分为五个重点，涉及能量存储中最重要的材料和现象：液体溶剂化科学，固体溶剂化科学，可流动氧化还原体科学，动态界面的电荷转移和材料复杂性科学，详见下图。 图：储能研究联合中心支持的电化学储能相关重点研究方向 2020年1月，DOE宣布投入1.58亿美元启动“储能大挑战”计划，并于12月21日，正式推出了《储能大挑战路线图》报告，这是美国发布的首个关于储能的综合性战略，提出：到2030年，可以在美国国内开发、制造能够满足美国所有市场需求的储能技术。该路线图除了进一步推进储能基础研究外，还强调加速储能技术从实验室向市场的转化。该报告提出美国在储能方面的五大路径（见下表），最终达到“本地创新、本地制造、全球部署”的终极目标。 报告中重点探讨了储能领域三个不同的技术方向，包括：双向电力储能技术（固定式和移动式），化学储能和热储能技术，灵活性电源和可控负荷。其中在双向电力储能技术中重点探讨分析了锂离子电池、钠系（含钠离子、钠基金属电池）二次电池、铅酸电池、锌体系二次电池、还包括其他金属（镁、铝）体系电池、液流电池、可充电燃料电池、电化学电容器在内的电化学储能技术以及机械储能技术；在化学储能和热储能技术中重点讨论了相变储热、高温显热储热技术、低温储热技术、热化学储热、光热技术等热储能技术以及氢、化学物质作为载体的化学储能技术。 2021年5月18日，美国国际能源署（IEA）正式发布了其年度重磅报告《2050年净零排放：全球能源行业路线图》（Net Zero by 2050，A Roadmap for the Global Energy Sector）。IEA署长Fatih Birol称之为“五十年来最重要的报告之一”。报告指出，到2050年在全球能源行业建成净零排放最关键的事情，是需要对全球能源的生产、运输和使用方式进行前所未有的转变。这份特别报告是世界上第一个全面的研究报告，详细介绍了如何在2050年之前过渡到净零能源系统，同时确保稳定和负担得起的能源供应，并提供普遍的能源供应且实现强劲的经济增长。 各国政府应迅速增加和优先考虑研发支出，以及在示范和部署清洁能源技术的投入，使这些技术成为能源和气候政策的核心。在先进电池、氢气电解槽和直接空气收集和储存领域的进步尤其具有影响力。2016-2050年净零途径中的清洁能源投资，2030年可达5万亿美元。 由上图可知到2050年，能源世界看起来将完全不同。全球能源需求比今天减少8%左右，几乎90%的电力来自可再生能源，风能和太阳能PV总计占近70%。其余大部分来自核电。太阳能是全球总能源供应的最大单一来源。化石燃料从当今能源总供应量的近五分之四下降到略超过五分之一。 欧洲 欧盟极为重视电池储能技术的研发，对于欧洲来说，建立完整的欧盟内部电池价值链对于清洁能源转型和竞争激烈的行业至关重要。欧洲地区主要聚焦于电池储能技术本土化及规模化发展。 2017年10月，欧盟委员会启动了欧洲电池联盟。2017年11月，欧盟发布了“战略能源技术规划”（SET-Plan）电池实施计划提出电池研究创新的重点领域：电池材料/化学/设计和回收、制造技术、电池应用和集成。同年，欧洲储能协会（EASE）和欧洲能源研究联盟（EERA）联合发布新版《欧洲储能技术发展路线图》，提出未来十年推动组建欧洲电池联盟（European Battery Alliance，EBA）、欧洲技术与创新平台“电池欧洲”（Batteries Europe）和“电池2030+”“联合研究计划”，推进不同技术成熟度的研究和开发工作。 2020年3月，欧盟“电池联盟2030+”计划工作组发布的电池研发路线图，提出未来10年欧盟电池技术研发重点将围绕材料开发、相界面研究、先进传感器、自修复功能四个主要领域，开发智能、安全、可持续且具有成本竞争力的超高性能电池。2022年1月，“电池联盟2030+”计划工作组公布了电池研发路线图的第二版草案，旨在开发智能、安全、可持续且具有成本竞争力的超高性能电池，使欧洲电池技术在交通动力储能、固定式储能领域以及机器人、航天、医疗设备、物联网等未来新兴领域保持长期领先地位。 2020年12月15日，欧洲电池技术创新平台“电池欧洲”发布《电池战略研究议程》，明确了到2030年欧洲电池技术研究和创新优先事项，从电池应用、电池制造与材料、原材料循环经济、欧洲电池竞争优势四方面提出了未来十年的研究主题及应达到的关键绩效指标，旨在推进电池价值链相关研究和创新行动的实施，加速建立具有全球竞争力的欧洲电池产业。 2021年初，欧洲汽车和工业电池制造商协会（EUROBAT）发布了《2030电池创新路线图》。路线图认为传统的铅、新贵的锂、镍系和钠基电池，不同种类的电池都有适合于特定应用的优点，没有一种电池或技术能满足全部应用要求，路线图将重点放在各种关键应用，确定需要改进的关键电池性能，以满足未来应用的需求，强调欧洲不能逐步淘汰一种电池技术，转而采用另一种电池技术，认为所有电池技术都有助于实现欧盟的脱碳目标，同时报告也强调了锂离子电池在电力储能领域的优势。 日本 日本对新能源需求十分迫切，是全球第四大电力消费国。根据伍德麦肯兹发布的报告，预计到2030年，日本将成为第三大储能国。 2016年4月，日本经济产业省（METI）发布了面向2050年技术前沿的《能源环境技术创新战略》，明确将电化学储能技术纳入五大技术创新领域并提出重点开发领域包括：固态锂电池、锂硫电池、锌-空气电池、新型金属-空气电池和其他新型电池(如氟化物电池、钠电池、多价离子电池、新概念氧化还原电池等)。重点研发低成本、安全可靠的快速充放电先进蓄电池技术，使其能量密度达到现有锂离子电池的7倍，同时成本降至1/10。 2020年12月，日本经济产业省发布了《绿色增长战略》，明确提出开发性能更优异但成本更低廉的新型电池技术。 2021年10月22日，日本内阁公布第六期《能源基本计划》，制定了到2030年温室气体排放量较2013年减少46%并努力争取减排50%、到2050年实现碳中和目标的能源政策实施路径。在面向2030年行动政策中将可再生能源发电目标从第五期计划设定的22%~24%提高到本次设定的36%~38%（2019年可再生能源发电占比为18%）。而且其制定的电力新系统改革方案之一就是：面向可再生能源占比的不断扩大，努力提高电力系统灵活性，促进电力系统稳步脱碳，通过降低成本实现储能电池和电解槽广泛应用，在电力商业法案中明确储能电池在电网中的定位。 对国内储能发展的思考和建议 我国储能产业起步较晚，但发展迅速，多项政策指导并促进了电化学储能技术发展。“十三五”以来，我国政府愈加重视电化学储能技术的相关研发，部署了一系列重大研究项目。《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》明确提出了电池储能发展目标：到2020年，示范推广100MW级全钒液流电池储能系统、10MW级钠硫电池储能系统和100MW级锂离子电池储能系统等一批趋于成熟的储能技术。此外，一系列国家重点研发计划(2017年、2018年、2021年)均提出推动液流电池、锂离子电池、铅酸电池、金属空气电池、固态电池等新兴技术项目研发部署。 我国科技部发布的最新“十四五”国家重点研发计划征求意见中，主要集中在中长时间储能技术和短时高频储能技术两大方向。2021年“储能与智能电网技术”重点专项也明确提出，重点围绕中长时间尺度储能技术在内的六大技术方向进行研究，包括启动吉瓦时级锂离子电池储能系统技术、兆瓦时级本质安全固态锂离子储能电池技术、金属硫基储能电池等重大研究项目。 我国虽然在电化学储能制造技术上努力追赶储能技术先进国家，但目前我国多种类型电化学储能技术的示范应用才刚刚起步，储能产业尚处于大规模应用的初期，各方面仍面临诸多挑战，电化学储能道阻且长。在双碳目标下，以风、光为代表的可再生能源态势已呈爆发增长式，储能作为其重要支撑，在未来能源体系中举足轻重。电化学储能是应用范围最为广泛、发展潜力最大的储能技术。目前，全球储能技术的开发主要集中在电化学储能领域。我们应借鉴全球储能发展趋势，科学规划储能产业布局和目标，实现可储能产业的持续性发展。 参考文献 [1]第6次エネルギー基本計画が閣議決定されましたhttps://www.enecho.meti.go.jp/en/category/others/basic_plan/pdf/6th_outline.pdf. [2]Storage Futures Study: Four Phases Framework and Modeling. https://www.nrel.gov/analysis/storage-futures.html. [3]US Energy Information Administration. Battery Storage in the United States: An Update on Market Trends. [4]US Department of Energy. Energy Storage Grand Challenge Draft Roadmap. [5]International Energy Agency. Net Zero by 2050-A Roadmap for the Global Energy Sector. [6]Houlihan Lokey. Power and Utilities Market Snapshot. [7]European Battery Innovation: the €2.9 billion European project. https://energynews.pro/en/european-battery-innovation-the-e2-9-billion-european-project/. [8]中关村储能产业技术联盟.欧美储能政策布局对我国储能产业的挑战和启示.2021-02-18. [9]汤匀，岳芳，郭楷模，李岚春，陈伟.下一代电化学储能技术国际发展态势分析.储能科学与技术，2022，11（1）：89-97. [10]JCESR官网. http://www.jcesr.org. [11]Amici, J., Asinari, P., Ayerbe, E., Barboux, P., et al., A Roadmap for Transforming Research to Invent the Batteries of the Future Designed within the European Large Scale Research Initiative BATTERY 2030+. Adv. Energy Mater. 2022.