1.儲能市場需求巨大
儲能技術在電力系統中具有廣泛應用。隨著我國新能源和電力行業的快速發展，如何高效、穩定、環保地利用電能已成為能源技術變革乃至國民經濟發展中的一項重要課題。具體來看，儲能在電力系統中的應用貫穿發電側、輸電側及配電側，可廣泛應用於可再生能源併網、電網調峰調頻、電力輸配、應急電源、用戶側存儲及分佈式微網建設等方面。
1.1風光電快速發展催生巨大儲能需求
儲能是突破風光電併網瓶頸的關鍵技術。我國近年來風電、光電裝機規模保持高速增長，預計到2020年，風電、光電裝機規模將達2.1、1.1億千瓦，“十三五”期間年均增速為9.9%、21.2%。而風光發電具有隨機性、間歇性和區域性，大規模風光電併網會對電網的連續性和穩定性構成挑戰。此外，我國風光電發展還面臨併網消納困難、“棄風棄光”現象嚴重等問題。2016年我國棄風電量為497億千瓦時，同比增加52%。在最具代表性的新疆、甘肅等地區，“棄風棄光”的比例均超過了總髮電量的20%。造成這一問題的主要原因是新能源電站分佈集中、區域消納能力不足和電力基礎設施薄弱，而大規模儲能設施的建設已被認為是解決這一問題的重要手段。
1.2儲能在電力輔助服務市場前景廣闊
社會用電結構變化擴大儲能調峰需求。當前，我國第二產業用電比重不斷下降，高能耗的傳統產業逐漸被低能耗的新型產業替代，而第三產業和居民用電的比重不斷上升，導致日夜用電峰谷差加大。2016年我國第三產業和居民用電量分別為7961億千瓦時和8054億千瓦時，同比增長11.2%、10.8%；而佔總用電量比重最大的第二產業共用電42108億千瓦時，同比增長僅為2.9%。可以預見，隨著國內生產技術和社會經濟的持續發展，我國電網將面臨的調峰壓力將進一步擴大。目前國內電站大多仍採用機組減負啟停這一傳統調峰方式，經濟性較低，其規模也難以滿足日益增長的調峰需求。抽水蓄能、大容量化學電池等儲能技術可發揮“削峰填谷”作用，在該領域具有廣闊的市場空間。
儲能調頻效率遠高於傳統手段。目前國內各大電網調頻主要由大型水電、火電機組不斷調整輸出來響應系統頻率。這一方式不僅受到傳統機組響應速度慢、靈活性差、調節輸出功率能力有限等固有特性的限制，也增加了燃料使用、管理成本和機組磨損。儲能電源在爬坡速度、響應時間等特性上具有獨特優勢，可通過控制其充放電信號來迅速、精確地實現頻率調節。2008年美國西北太平洋國家實驗室的分析報告指出，同等規模比較下，儲能系統進行調頻的效率是水電機組的1.7倍，是燃氣機組的2.7倍，是火電機組和聯合循環機組的近20倍。從美國PJM電力市場的實際運行結果來看，利用儲能系統快速調頻不但能夠使系統整體調頻容量降低30%以上，其服務價格也遠低於常規調頻手段。
1.3用戶側儲能保持高需求高增長
國內分佈式發電及用戶側儲能需求大。用戶側儲能主要是指在用戶端設置儲能裝置，實現削峰填谷、平滑負荷、應急啟動、減少能耗等多種功能。同時，這類系統還可與光伏技術相結合，實現分佈式發電。目前，用戶側儲能約佔我國全部儲能裝機總量的57%，且持續保持高增長。根據我國電力發展“十三五”規劃，到2020年止，太陽能發電裝機目標在110GW以上，其中分佈式光伏將達60GW以上。以單個光伏系統配備5%儲能計算，2020年該領域儲能裝機需求將達3GW，未來四年複合增速高達130%。
2.儲能市場多種技術路線並存
2.1物理儲能功率容量大，適合電站調峰
抽水蓄能是當前儲能調峰的主要方式。在負荷低谷時，抽水蓄能電站利用多餘電能將水從地勢低的水庫抽到地勢高的水庫，實現電能向勢能的轉換；在用電高峰時，再利用高地勢水庫中的水推動下水庫的水輪發電機發電。除調峰外，抽水蓄能電站也具備調頻調相、黑啟動等功能。這一儲能技術相對成熟，目前總裝機量佔全球儲能項目的98%以上。我國2016年抽水蓄能裝機2669萬千瓦，同比增長16%，但在總髮電裝機量中的比例仍然偏低。其侷限性在於投資規模大、建設時間長，且對水資源和地貌有一定要求。一般抽水蓄能電站的能量轉換效率為60-70%。
壓縮空氣儲能已初步商用。壓縮空氣儲能是指在用電低谷時，利用電力將空氣高壓密封在報廢礦井、沉降的海底儲氣罐或地下洞穴中，在需要時釋放壓縮空氣推動燃汽輪機發電。這一儲能方式具有儲能容量大、功率大、成本相對較低等優勢，但同時也存在能量轉換效率較低、響應速度慢、需消耗化石燃料等問題。目前德國Huntorf和美國Mcintosh市已有兩座大型壓縮空氣儲能電站投入運行，日本、瑞士、俄羅斯、法國等國家也在積極開發壓縮空氣儲能技術。我國這方面研究起步較晚，中科院熱物理研究所正在開展1.5MW先進壓縮空氣儲能示範工作。
飛輪儲能技術尚未成熟。其工作原理是將飛輪放在永磁體的邊上，兼作轉子，儲能時電機充電，飛輪加速，電能轉換為機械能；放電時，飛輪切割磁感線，飛輪減速，機械能轉換為電能。這一技術的優點是能量轉換效率高，結合超導技術在液氮溫度下可達到90%以上。但由於儲能密度低、自放電率高等因素，目前這項技術的發展仍受到制約。
2.2化學儲能發展迅速，應用範圍廣
電化學電池技術是當前儲能行業一大增長點。截至2016年底，全球電化學儲能裝機規模達1756.5MW，近5年複合增長率27.5%。我國儲能產業起步相對較晚，經過十多年發展，目前正從小規模研究示範向商業化初期過渡發展。2016年我國化學儲能裝機量為189.4MW，同比增長達79.5%。與其他儲能方式相比，電化學儲能具有設備機動性好、響應速度快、能量密度高和循環效率高等優勢，是當前國內外儲能研究的熱點。
鉛炭電池性價比高，短期商業化潛力大。傳統鉛酸電池是一種以鉛及其氧化物為電極，以硫酸溶液為電解液的蓄電池。這類電池歷史悠久、儲能成本低、可靠性好、效率較高，是目前全世界應用最為廣泛的電源技術之一。其缺點是循環壽命較短、能量密度較低、無法深度放電，且所含重金屬鉛屬有毒物質。近年來全球很多企業致力於開發碳材料改性的鉛炭電池，可一定程度上改善電池的使用壽命，同時保持了電池高功率、低成本等優點，短期內具有一定市場空間。但由於鉛蓄電池本身的侷限性，長遠來看，其在大規模儲能領域的應用前景受到制約。
鈉硫電池技術由日本主導，國內短期難以推廣。鈉硫電池是以金屬鈉為負極、硫為正極、陶瓷管為電解質隔膜的二次電池，其工作溫度一般在300-350攝氏度，具有能量密度高、響應時間快、原材料價格低、無自放電等優點。其主要不足之處在於製造成本和安全性。由於電池使用液態鈉且在高溫下運行，一旦陶瓷電介質發生受損破裂形成短路，將引發電池燃燒產生重大安全事故。目前全球已建有200多處此類儲能電站，主要用於調峰調頻等領域。日本的NGK公司是國際上鈉硫電池研製、發展和應用的標誌性機構，在該領域研究領先我國15年以上。
液流電池適合大容量儲能，材料成本受制約。液流電池是通過可溶性電對在惰性電極上發生電化學反應而完成能量存儲與釋放的一類電池。與其他電池不同的是，其電解質分別存放於兩個不同容器中，通過泵的驅動實現循環流動。由於這一結構特點，液流電池的功率和容量相互獨立，可與根據需求調整，同時液態流動電解質使得其響應時間極短。目前較為成熟的液流電池體系包括全釩液流電池、鋅溴液流電池、鐵鉻液流電池等。其中全釩液流電池由於安全性好、循環壽命長、充放電特性良好、環境友好等優點，在短時間內得到了很快發展。當前液流電池大規模產業化仍受到電解液、電極極板特別是離子交換膜等關鍵材料的制約，實際儲能價格也相對偏高。
鋰電池商業化潛力大，適合風光儲。鋰離子電池由正負電極、隔膜、電解質溶液組成。其正極通常是鋰金屬氧化物，負極通常是石墨等碳基材料，電解質溶液為鋰鹽的有機溶液。鋰離子電池具有能量密度大、工作溫度範圍寬、無記憶效應、可快速充放電、環境友好等優點，因而自20世紀90年代開始被廣泛地使用於移動電子設備中。近年來，隨著鋰電池技術的不斷髮展和生產成本的降低，其在大規模儲能領域的應用潛力也逐步顯現。在目前全球已建MW級電化學儲能示範項目中，鋰電池項目裝機容量約佔總容量的50%，國家張北風光儲輸、南網寶清電站等示範項目，也都將鋰電儲能作為重點技術路線發展。
2.3電磁儲能以功率型應用為主
電磁儲能技術主要包括超導儲能、超級電容等。這類技術具有效率高、響應時間短、壽命長等特點，因而未來在功率型應用領域具有較好的前景。由於電磁儲能一般能量密度較小，其在大規模儲能領域的應用較為有限。當前電磁儲能技術仍處於研究和驗證階段，成本相對較高。隨著科技的不斷進步，這些技術有望在未來為儲能產業注入新的活力。
3.制約儲能應用的主要原因是成本
據我們測算，儲能市場化成本目標約為1000-1500元/千瓦時。到2016年底，大部分主流儲能技術的建設成本在2000-3000元/千瓦時之間，較2013年下降超過50%；預計到2020年，這一數值會進一步下降到1000-1500元/千瓦時，從而為儲能技術的大規模產業化奠定基礎。在此之前，儲能在各應用領域的經濟效益普遍較小，預計其市場化初期將較大程度地依賴政策補貼。
儲能在電力市場中的盈利機制有待完善。當前我國儲能產業盈利的主要模式是利用峰谷電價差套利。在儲能系統成本較高、國內峰谷電價差較小的大背景下，這一模式產生的經濟效益較為有限。與此同時，儲能電站在國內電力輔助服務領域的定價、結算機制也尚不明確。在這方面，美國PJM等成熟電力市場對儲能技術的發展經驗具有較大參考價值。隨著未來配套政策的不斷完善和電力體制改革的推進，儲能在各領域的經濟效益有望逐步提升。
儲能產業政策扶持力度加大，補貼機制呼之欲出。從國內外儲能產業發展經驗來看，國家政策扶持和補貼將是短期內推動儲能產業向商業化過渡的重要力量。我國最近出臺的《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》、《國家創新驅動發展戰略綱要》、《中國製造2025—能源裝備實施方案》等多項規劃政策，都將儲能作為重點研究和發展的領域之一。而近期國家能源局發佈的《儲能技術與產業發展指導意見》（徵求意見稿），更是明確指出要建立針對性補償機制和價格政策。隨著電力體制改革的推進和各項政策落實，儲能產業有望在“十三五”期間迎來突破式發展。
