美国能源部发布的“储能大挑战”报告（一）

作为美国能源部(DOE)的“储能大挑战”(ESGC)的一部分，美国能源部(DOE)旨在综合和分发最佳可用的储能技术和市场的数据、信息和分析，为决策提供依据并加速技术采用。“储能大挑战”路线图提供了解决技术开发、商业化、制造、估值和劳动力挑战的选项，致力使美国在未来的储能技术领域处于全球领先地位。

本报告提供了对众多动态储能市场的基本了解。通过从最佳公开来源获得的部署、投资和制造数据的集成表示形式，将其纳入“储能大挑战”范围内。

该报告涵盖以下储能技术：锂离子电池、铅酸电池、抽水蓄能、压缩空气储能、氧化还原液流电池、氢储能、建筑热储能，以及长时储能技术。“储能大挑战”路线图中列出的以用户为中心的用例可帮助识别这一报告中包含的市场。反过来，此市场分析提供了这些用例所在市场的独立视图。该报告的未来版本可能会继续发展市场数据和使用案例框架的一致性。

并非所有的储能技术和市场都能在本报告中得到解决。由于能源技术种类繁多，市场壁垒和数据可用性问题，该市场报告只包括精选的一组技术。例如，储热技术定义非常广泛，涵盖了广泛的潜在市场，技术就绪水平和一次能源。在其他领域，数据稀缺性需要对未来的应用程序和新兴科学有更深入的了解。未来的工作将更新本报告中提供的数据，并将扩展到包括其他储能技术。

这种以数据为依据的对储能市场现状的评估对于跟踪实现“储能大挑战”中描述的目标的进展并为广泛的利益相关者的决策提供信息至关重要。同时，通过编写本报告而发现的差距可以指向需要进一步收集和分析数据的领域，从而可以进一步提高对整个市场和技术范围的了解。

最后，正在计划、进行或完成大量补充分析，这些分析将使该报告提供对具体技术和市场的更深入了解。

摘要

作为美国能源部(DOE)的“储能大挑战”(ESGC)的一部分，本报告总结了有关目前和预计的市场的文献资料，这些文献涉及到2030年在交通运输和固定市场在全球部署的七种储能技术。着重于收集有关美国和国际上储能市场预计如何增长的最佳估计。因此，本报告的目的是总结可用数据，而不是提供有关当前和未来储能市场的新分析。

到2030年，用于固定储能和交通运输组合的电池市场估计每年将增长2.5～4 TWh，约为当前市场800 GW的三到五倍。电动动力总成(即车载储能系统)已经得到越来越多的应用，并且已将移动性转变为用户最大的储能需求，这代表着其能量消耗比固定储能系统要高出五到十倍。而电气化运输的融合、电池储能系统成本的快速下降以及可变可再生能源发电的增加，导致储能系统在全球电力和运输行业市场中的部署激增。尽管曾经被视为高水平并网可再生能源电力的缺失环节，但部署固定储能系统不再被视为一种障碍，而是一个真正的市场机会，可以找到最具成本效益的技术来提高电网的可靠性、适应性和需求管理。该报告旨在掌握全球储能市场的最新预测。

随着世界各国政府在许多主要的市场上对消费者的激励措施仍然存在，以及随着制造商增加了制造平台的规模，过去几年电动汽车(EV)的采用有望继续增长。分析师预计，到2030年，对电动汽车这样的移动储能的需求将达到0.8至3.0 TWh，其中轻型电动汽车的需求将主导近期市场。预计中国将成为全球最大的移动储能市场。然而，出乎意料的是，到2020年7月，欧洲xEV市场(以“x”代表轻型、中型和重型汽车的电动汽车)超过了中国，预计今年将超过100万辆。

固定式储能系统的现有容量主要由抽水蓄能设施主导，但是由于价格下降，新部署的储能项目通常是锂离子(Li-ion)电池。到2030年，全球固定储能(抽水蓄能除外)的年度部署预计将超过300 GWh，这意味着电网相关储能部署的复合年均增长率(CAGR)为27%，用于仓库物流等工业应用储能部署的复合年均增长率为8%。中国宣布在2020-2026年间开发和建设装机容量为35GW的抽水蓄能设施，尽管目前尚不在开发阶段，但美国也在探索抽水蓄能设施增长的途径。到2030年，全球固定式储能的最大市场预计将在北美(41.1 GWh)、中国(32.6 GWh)和欧洲(31.2 GWh)、日本(2.3 GWh)和韩国(1.2 GWh)。

大量部署的储能系统通常是持续放电时间4小时的储能系统，与电网规模、商业和工业(C&I)以及住宅可再生能源(通常是太阳能发电设施)结合在一起。

报告方法和范围

该报告在美国能源部的“储能大挑战”的支持下，总结了在交通运输和固定储能市场中在全球范围内部署精选储能技术的现状和市场预测。提出了用不同的假设已发布的预测，以提供到2030年预计储能系统将如何发展的当前前景。该报告包括了近期和当前有望产生重大影响的活动，包括储能新技术的研究进展和储能应用程序。跟踪预测的变化方式以及市场的实际发展方式可以帮助政府和行业研究与部署策略。

在这个总体框架内，报告首先按部门和地区总结了每个市场。然后分别讨论了每种储能技术，并介绍了它们在适用市场中的当前和预期需求。在可行的情况下，将展示全球制造能力以表征当前市场规模和主要地区。

技术与市场

选择了七种储能技术纳入这份报告：

1.锂离子电池

2.铅酸电池

3.抽水蓄能电站

4.压缩空气储能(CAES)

5.氧化还原液流电池(RFB)

6.氢气(H2)

7.建筑热储能(TES)

本报告涵盖的技术在固定和运输市场均得到解决。尽管消费类电子产品市场也使用了某些技术(主要是锂离子电池)，但该市场并未深入介绍。该报告同时研究了这些技术在2015～2030年的历史部署和预计需求。在某些情况下，重要信息可在2015年之前获得，并已包含在背景中。另一方面，在某些情况下，尚无法获得信息来预测到2030年某些储能技术的部署。在可获得的情况下，提供了基于不同假设的预测以进行比较，例如与全球总储能市场进行比较。

该报告着眼于所有储能技术的全球部署。只要有可能，这些信息通过以下区域进行划分：

·美国

·欧洲

·中国

·亚洲其他地区(ROA)

·全球其他地区(ROW)。