根据BNEF最新完成的全球储能系统成本调研，2019年一个完成安装的、4小时电站级储能系统的成本范围为300～446美元/千瓦时。成本范围之大也凸显了储能项目设计和安装过程的复杂性和多样性。2019年，4小时电站级储能系统的总成本基准为331美元/千瓦时，户用储能系统的总成本基准为721美元/千瓦时。根据GTM预测，到2025年，单位千瓦时储能电池成本将降至110美元，能源存储系统平衡（BOS）部分将降至85美元。
（四）国际资本进入储能市场培育新业态
2016年11月，澳大利亚能源市场委员会（AEMC）发布《国家电力修改规则2016》，提出将辅助服务市场开放给新的市场参与者，即大型发电企业以外的、市场化的辅助服务提供商。澳大利亚调频辅助服务规则修订后，市场参与者既可以在一个地点提供辅助服务，也可以将多个地点的负荷或机组集合起来提供服务。该规则于2017年7月开始实行，大大增加了储能参与澳大利亚电力辅助服务市场的机会，不仅有助于增加澳大利亚调频服务资源的供应，还能够降低调频服务市场价格。在创建公平合理的市场竞争环境方面，2017年8月，AEMC发布《国家电力修改规则2017》，旨在通过界定用户侧资源的所有权和使用权，明确用户侧资源可以提供的服务，来避免用户侧资源在参与电力市场过程中遭遇不公平竞争。2017年11月，AEMC将国家电力市场交易结算周期从现行的30分钟改为5分钟。这一机制不仅能够促进储能在澳大利亚电力市场中实现更有效的应用并获得合理补偿，还将推动基于快速响应技术的更多市场主体以及合同形式的出现，对储能在电力市场中的多元化应用产生重要影响。
锂离子电池在储能市场占比较大，但其应用在长时储能系统中并不是较优选择。在大部分风能和太阳能为电网供电的地区，采用压缩空气蓄能（CAES）技术的长时储能资源正变得越来越有价值。CAES系统在电力充足的时候进行空气压缩储能，等到电力匮乏之时，再通过解压空气进行发电。加拿大初创公司Hydrostor致力于开发压缩空气储能系统，NRStorHydrostor压缩空气储能项目是一个很好的案例。Hydrostor利用其A-CAES技术和专门建造的地下储存洞穴开发大规模的储能设施。该技术可以像抽水蓄能一样提供长时间的存储，而且可以进行灵活安装，此外，此类设施完全不排放废气，成本低廉。
资料来源：Wood Mackenzie
地区分布方面，据HISMarkit称，美国在2019年已经成为世界领先的储能市场。根据BNEF的报告，中国将在下一个十年超越美国。同时，印度、德国、法国、英国、澳大利亚以及部分拉丁美洲国家将成为储能的重要市场。到2040年，亚太地区的储能装机规模将占全球总规模的40%，欧洲、中东和非洲占33%，美洲占23%。中国和美国将是全球最大的市场，其需求明显高于所在地区的其他市场，两者的储能规模几乎与印度、德国、南美、东南亚、法国、澳大利亚和英国等其他主要市场的总规模相当。而欧洲、中东和非洲各国的需求则较为平衡。排名前十位的国家累计装机规模之和占全球总规模的近四分之三。
第三大应用是帮助用户侧电费管理，该应用的储能项目约占11%。在用户侧储能中用户可以在电价较低的谷期利用储能装置存储电能，在用电高峰期使用存储好的电能，避免直接大规模使用高价的电网电能，如此可以降低用户的电力使用成本。
近年来，德国积极部署大型电池储能系统。2016～2017年德国有13个新项目投运，用于平衡电网系统，规模约138兆瓦。2018年，总部位于荷兰的电力供应商Eneco完成在德国Schleswig-Holstein的大型储能项目EnspireME。该项目储能容量超过50兆瓦时，由大约10000块锂离子电池组成。Eneco表示，这是迄今为止在欧洲开发的最大的单点电池储能项目。项目位于高压电站旁，可以帮助减少高压电站的常规能源损耗，同时提供主要的控制电源，减少风力涡轮机弃风现象。该地区的风电场将与电池存储设施连接，以便在发电量高时存储电力。
近年来，全球储能产业发展迅速。全球主要储能应用国家普遍通过完善电力市场规则、提供补贴和投资税收减免等措施支持储能市场发展，并逐步降低储能参与电力市场的门槛。众多储能技术路线中，抽水蓄能是全球迄今为止部署最多的储能方式，电化学储能紧随其后。从应用场景看，全球储能市场主要应用场景更加多元，应用最多的是参与频率调节市场，其次是参与能量时移。随着锂离子电池成本的快速下降，未来潜在的储能市场空间更加广阔。从电化学储能细分技术类别看，未来15年，固定式储能领域应用最多的仍将是锂离子电池，而液流电池、钠硫电池等技术则有望在长时储能应用中取得突破性进展。本报告从全球及典型市场储能部署、产业政策、热点技术应用场景及技术经济性等方面，分析了国际储能市场最新发展动向及趋势，供参考。
随着全球太阳能和储能行业的快速发展，虚拟发电厂（VPP）正逐步成为储能应用的另一大市场。虚拟电厂在电力市场中，可以承担的角色包括发电商、发电经纪商、辅助服务供应商、售电商，这当中都少不了储能装置的参与。VPP的优势是可以降低对发电设备的初期投资，并提高日后灵活并网光伏发电的能力。
4. 大型电池系统
在德国过去的25年中，已安装了170万座太阳能发电装置，总装机容量超过45吉瓦。其中大多数是安装在住宅屋顶上容量低于30千瓦的太阳能发电设备。这为小型储能系统提供了广阔的发展前景。平均而言，使用电池可将光伏发电的自用比例从35%增加到70%以上。
[8]BNEF.Australia: 10 Things to Watch in Energy in 2020[R].2020.
（三）储能应用场景不断丰富多元
近年来，随着全球可再生能源开发利用的规模加大，储能技术的发展与突破也成为各国关注的重点领域。目前，亚洲、欧洲、北美等地区国家纷纷部署储能项目，并相继出台支持政策来促进储能项目的研究与应用。下面以美、英、澳、德四国为例，对典型市场储能发展现状与产业政策进行分析。
[14]李建林,孟高军,葛乐,周京华,石文辉,张占奎.全球能源互联网中的储能技术及应用[J].电器与能效管理技术,2020(01):1-8.
图4 2010～2017年锂离子电池价格（单位：美元/千瓦时）
太平洋燃气电力公司（PG&E）、圣地亚哥燃气电力公司（SDG&E）、南加州爱迪生公司（SCE）等投资者所有的IOUs是加州储能项目的主要投资开发主体。IOUs一方面积极推动电网级储能电站和工商业用户侧储能电站的建设，另一方面积极通过与用户共享资产的模式，集成用户侧分布式储能资源提供电力服务。目前加州62%的储能装机规模由SCE和SDG&E采购和应用，主要解决储气库泄漏带来的供电稳定性问题，满足该州发电资源至少4小时备用容量的要求。因此，加州储能呈现出更大储能能量的发展趋势。此外，加州还是小型储能系统（小于1兆瓦）的主要应用地区。美国90%的储能系统应用于加州，其中商业领域应用主要分布于SCE和SDG&E地区，工业领域应用主要分布于PG&E地区。
1. 装机规模
[1]Deloitte.Supercharged: Challenges and opportunities in global battery storage markets[R].2018.
（三）热点应用场景与典型案例
以调频为代表的辅助服务市场是目前全球储能产业最具商业价值的应用领域。从储能市场应用来看，根据DOE数据，2018年，有一半以上的储能项目参与了频率调节市场（见图3）。根据BNEF统计，2016年、2017年，兆瓦级储能项目累计装机中，调频应用占比分别为41%、50%。在传统能源结构中，电网短时间内的能量不平衡是由传统机组通过响应AGC信号来进行调节的。而随着新能源并网，风光的波动性和随机性使得电网短时间内的能量不平衡加剧，传统能源由于调频速度慢，在响应电网调度指令时具有滞后性，有时会出现反向调节之类的错误动作，因此不能满足新增的需求。相较而言，储能（特别是电化学储能）调频速度快，电池可以灵活地在充放电状态之间转换，是非常好的调频资源。
2017年，英国储能市场规模迎来爆发式增长，其累计投运储能项目规模达到2016年同期规模的10倍。截至2019年6月初，英国已经部署装机容量700兆瓦的大型电池储能系统。目前英国将近800兆瓦储能项目处于正在建设/准备建设阶段。根据帝国理工学院针对Drax Electric Insights进行的分析，在英国、欧盟和美国，在能源转型中，随着可再生能源发电（风能和太阳能）高比例接入到能源系统，其对能源存储的需求将持续增加。在接下来的20到30年中，仅英国的储能总容量就将增加到30吉瓦或更多。
在能源转型的大背景下，传统能源企业向新能源业务寻出路是必然的选择。2019年1月，壳牌新能源与英国清洁能源项目的开发商和建设者Anesco合作开发了电网级电池储能系统，项目容量1.25兆瓦/1.25兆瓦时，这是壳牌首个电网侧储能项目。2019年2月，壳牌宣布收购Sonnen，使之成为壳牌的全资子公司。壳牌借此有望成为欧洲最大的储能企业。同年，包括杜克能源（Duke Energy）、Xcel Energy公司和亚利桑那州公共服务公司（APS）等在内的近50家美国电力公司，为了实现减排目标，开始依靠储能系统来缓解批发市场的波动，并为部署更多的可再生能源发电设施提供支持。
大规模储能系统的应用，使得能源转换与利用更加高效，实现了能源的时空平移，解决了能源在生产、传输以及使用环节的不同步性。目前包括物理储能、电化学储能、储热、储氢等在内的多种储能技术类型，在新能源并网、电动汽车、智能电网、微电网、分布式能源系统、家庭储能系统、无电地区供电工程等不同应用场景下，展露出巨大的发展潜力，市场前景非常广阔。储能参与电力市场的价值可分为三个方面：容量价值、能量价值和辅助服务价值。目前，调频与能量时移成为储能的主要应用场景。其中，通过可再生能源场站配置储能系统的方式实现能量时移越来越普遍。BNEF预测，2020年后储能提供容量服务的应用模式将成为主流。
来自美国能源部全球储能数据库（DOE Global Energy Storage Database）的更新数据显示，截至2020年2月18日，全球包括抽水蓄能、电化学储能、压缩空气储能、飞轮储能和储热等在内累计运行的储能项目装机规模为191.15吉瓦（共1686个在运项目），其中抽水蓄能181.12吉瓦（350个在运项目）、电化学储能4.05吉瓦（1023个在运项目）、储热3.28吉瓦（220个在运项目）、其他机械储能2.61吉瓦（80个在运项目）、储氢0.02吉瓦（13个在运项目）（见图1）。其中，抽水蓄能占全球储能装机总量的95%，电化学储能和储热各占2%左右，其他机械储能占比约为1%。
电力市场规则方面，美国对储能参加电力市场比较重视，美国联邦能源监管委员会（FERC）2013年发布792号法令简化小型发电设备并网流程，2015年发布745号法令允许消费端能源产品和服务参与批发电力市场，2016年开始就储能与分布式能源参与电力市场方面的规则进行建议征集和全面修改。2018年2月，FERC发布841号法令的草案，正式要求区域输电组织（RTOs）和独立系统运营商（ISOs）建立相关的批发电力市场模式、市场规则，包括储能技术参数，参与市场的规模要求以及资格等，以便使储能可以参与RTOs/ISOs运营的所有电力市场。针对市场参与模式、市场规则的建立，FERC提出四项标准（见表1）。在电力市场规则方面，除了FREC的841号法案外，美国储能产业发展的主要思路包括将储能列为独立的电力资产，定义储能参与电力市场的模式，降低储能参与电力市场的门槛等。
一、全球储能市场发展概况
2011年，FERC755号法令要求电网运营商按调频性能进行补偿。2012年11月，PJM为了引入准确但电量有限的储能资源，将调频信号分为两种信号：慢响应调节信号A（RegA）和快速响应调节信号D（RegD）。储能凭借快速的响应特性，在各类调频资源中表现优异，取代燃气机组成为PJM最大调频来源。储能资源为了实现能量中性有时执行与电网调频需求相反的操作。为此，PJM于2017年初修订市场规则，维持调频服务的能量中性，要求RegD资源将不再只提供短周期调频服务，储能系统也将被要求延长电网充放电时间。市场规则的修改意味着储能系统需要配置更大的容量和充放电周期，也大幅降低了储能的安装增速。
南澳大利亚州政府实施的家庭电池计划目前已经达到了一个重要的里程碑，该州计划通过VPP技术整合拟部署的40000个住宅电池储能系统，并将为每个电池储能系统提供高达6000美元的补贴。2019年10月，南澳大利亚数百户家庭光储系统形成的VPP项目，通过向澳大利亚全国电力市场供能，成功地应对了昆士兰州发生的一次大规模断电事故。
此外，储能应用较为活跃的领域还有供电备用容量，占比9%。备用容量是指在满足预计负荷需求以外，针对突发情况为保障电能质量和系统安全稳定运行而预留的有功功率储备，一般备用容量是系统正常电力供应容量的15%～20%，且最小值应等于系统中单机装机容量最大的机组容量。由于备用容量针对的是突发情况，一般年运行频率较低，如果是采用电池单独做备用容量服务，经济性无法得到保障，因此需要将其与现有备用容量的成本进行比较来确定实际的替代效应。
长时储能应用正在电力系统中进行部署，以平衡电力波动，管理峰值需求，使风力发电和太阳能发电可以调度。根据长时储能曲线划分，全球发展前景较好的长时储能技术包括五种：抽水蓄能技术、混凝土砌块储能技术、液态空气储能技术、地下压缩空气储能技术和液流电池储能技术。
美国加州太平洋煤气电力公司公布的储能项目实际运行收益状况报告EPIC（Electric Program Investment Charge）表明，现阶段储能在调频领域已有一定的经济性；而由于电价差不足以抵消储能系统循环效率、电池老化等造成的损失，在能量市场的收益并不乐观；参与旋转备用容量市场，其收益包括备用容量的收益和被调用后的能量收益，机会成本较高，收益较低，还不足以支撑项目盈利。
1. 装机规模
澳大利亚国家电力市场（NEM）是单一电量市场，采用分区电价区域，目前分为5个区域，大致按照州的边际划分。NEM上的储能系统参与了现有市场参与者类别的框架，有双重身份：就电力供应而言，与发电机有关；在购买方面，与电力消费者有关。
更低成本的太阳能系统出现在市场上之后，随着光伏补贴缩减，储能电池成本下降，储能行业发展步伐越来越快。家庭储能系统的价格取决于房屋或企业的大小、业主的能源需求、建筑物能接触到多少阳光，以及面板、电池和管理系统的质量。值得一提的是，电池储能的经济性并不是大多数电池系统购买者的唯一动机，甚至不是主要动机，他们希望独立于电力公司和不断上涨的电价，且希望为绿色能源作出贡献。
2. 光伏+储能
●加州电力市场中储能参与情况
未来两年间，储能主要应用将更加多元、均衡。其中，当前占比约一半的储能调频应用将出现显著下降，占比降至16%。这一方面，尽管经济性补偿较好，但调频辅助服务市场空间较小，大量灵活性资源短期内涌入调频市场或快速拉低调频价格；另一方面，波动性可再生能源持续发展，配套大量储能系统，极大提升能量时移应用的占比。能源时移应用占比将翻倍增长，成为最主要应用。
从国外电力市场的经验来看，储能最有生命力、竞争力的是提供辅助服务。当前阶段，在调峰、能量时移方面，储能的技术经济性还有进一步提升的空间。而储能作为调频等快速响应的资源，已经在国外市场证明是非常有优势和竞争力的。例如储能在英国电力市场上可以参与的电力辅助服务主要为频率响应、容量储备、无功调节和系统安全四个方面，其中电池储能主要参与固定频率响应（FFR）的动态频率响应，英国国家电网电力系统运营商（ESO）定期公布英国未来一段时间内的调频需求，并且每个月都会举行招标。参与者可以针对未来某一个月甚至某连续的24个月，全天或者一天中的特定时间段分别进行投标，中标者需要按时实现容量的交付，并且与国家电网按投标价格进行结算。FFR主要可以分为三类服务，分别为：一级低频响应、二级低频响应和高频响应。英国储能市场增长的主要驱动因素包括先进调频、其他电网平衡服务等高价值电网服务合同。
原文首发于《能源情报研究》2020年4月
2. 产业政策与市场规则
战略规划与法规方面，2020年1月8日，美国能源部长Dan Brouillette宣布启动储能大挑战（Energy Storage Grand Challenge）以帮助开发下一代储能技术并将其推向市场，该计划旨在确保到2030年美国成为全球储能行业领导者。美国前瞻性储能政策的领导者是加州，加州在2013年就通过了一项计划，要求所有的公用事业公司（IOUs）到2020年采购1325兆瓦的储能。2017年，加州公用事业委员会又发布了第2868号法案，要求IOUs额外采购500兆瓦的分布式储能。弗吉尼亚州和内华达州也在2019年相继提出储能目标。目前，美国制定或已实施储能发展目标的州已经达到八个。同时，美国各州正在解决立法、行政命令、监管程序等众多问题，这些问题将影响储能系统的总体成本和价值、储能系统与电网的连接过程。仅在2019年，美国各州的立法机关就审议了30多项与储能部署相关的法案，十几个州的监管委员会处理了一系列影响储能部署的监管程序。