沙利文发布《2023全球电化学储能行业现状与未来发展白皮书》

气候变化和环境的可持续发展正在成为中心议题。“储能”是通过化学或物理的方法将电能储存起来并在需要时释放的相关技术及措施。依据储存方式，储能可分为机械储能、电磁储能、电化学储能、热储能和化学储能。

在不同储能技术中，机械储能中的抽水蓄能是当前商业化应用最为成熟的储能方式，以锂电池、钠硫电池为代表的电化学储能整体处于示范和部署到商业化过渡阶段，近年来发展迅速。其他储能方式如机械储能中的高速飞轮储能，电磁储能中的超导储能、超级电容储能，化学储能等仍处于研发阶段，尚未得到产业化应用。

在不同储能技术路线中，抽水蓄能储能装机规模占比超90%。然而，抽水蓄能存在地理位置限制、电站建设周期长、前期投资大等缺陷。与抽水蓄能相比，电化学储能具备地理位置限制小、建设周期短、成本持续下降等优势，已成为近年来增长最快的储能方式，其市场占比由2017年的不到1%，快速提升至2022年的20%左右。电化学储能有望成为未来主流储能技术。

电化学储能技术路线不断创新，其技术多元化发展趋势明显；除锂离子电池外，新兴技术例如钠离子电池的循环寿命也正不断提高，将有望成为未来电化学储能的发展方向。随着储能电池市场的快速发展，储能电池有望在电网侧和用户侧场景应用更加丰富，为行业发展带来持续动力。

在“碳中和”的目标背景下，储能重要性的日益增长，世界各国纷纷出台储能行业相关利好政策，推动储能行业步入发展快车道。政策已成为储能发展的最大助推力量，随着电力市场改革的深化，储能应用场景将会更加多元，促进国内外需求增长。

对中国而言，在步入“十四五”发展新阶段的大背景下，储能已成为我国能源体系建设中的重中之重，我国出台了一系列政策对电力系统各环节储能应用给予的规划引导与保障支持。

2022年，全球抽水蓄能的累计装机规模占比首次低于80%，以电化学储能为代表的新型储能在全球储能市场的占比达到19.3%。电化学储能有望成为应用最为广泛、发展潜力最大的储能技术。

在新型储能中，锂离子电池占比最大。2022年，全球锂离子电池储能占新型储能比重已达到94.4%。

电化学储能可与光伏、风电等新能源发电相结合，缓解可再生能源稳定性差的问题。同时，电化学储能可提供调峰、调频、AGC、黑启动等辅助服务，保障电网安全。此外，电化学储能可以起到削峰填谷的作用，为住宅、工业和商业用户节约用电成本。

由于政策支持及清洁能源发电布局不断扩大，近年来多个国家及地区的电化学储能行业显著增长。2022年，全球新增电化学储能装机量达到69.0GWh。2022年，美洲的新增装机容量全球第一，约占总新增装机容量的30.7%，其次是中国、EMEA（欧洲，中东及非洲）和亚太（不含中国），分别占29.3%、26.3%和13.7%。

• 可持续能源在发电中的份额不断上升

储能系统通过能量的实时储存和释放，保证能源可持续供应的稳定，为电网提供调峰、调频、配电等服务。在可持续能源容量上升的推动下，未来对储能系统的需求将大幅增长。

• 在电气化趋势下转向清洁电力

发电二氧化碳排放量占全球二氧化碳排放量的三分之一，由于电力需求预计将大幅增加，快速脱碳对实现净零排放至关重要。一方面，未来CCUS技术将逐渐在电力行业中发挥重要的去碳化中作用，捕捉并存储化石燃料发电产生的温室气体排放；另一方面，在电气化趋势下，电力系统也正加速向清洁电力转变，随着清洁电力成为越来越重要的能源来源，为解决间歇性问题和平衡电力供需，对储能的需求将继续上升。

• 电化学储能成本下降

全球电化学储能平均度电成本由2018年的1.5-2.5元/kWh下降至2022年的0.4-0.7元/kWh，预计2027年将进一步下降至0.2-0.4元/kWh。成本主要由电池技术的进步驱动，包括能量密度的提高、制造成本的降低、电池寿命周期的增加。电化学储能成本的持续下降将刺激电化学储能行业的增长。

• 电化学储能的应用场景将更加多元

电化学储能可应用于各种场景，主要包括通信基站、电力系统、数据中心等。未来，随着电力市场的进一步市场化、技术的进步和市场意识的增强，储能将渗透到家庭、工业厂房、写字楼、通信基站、数据中心等更多场景，为电化学储能行业带来新的需求。

• 电化学储能技术持续升级，安全性进一步提升

电化学储能电池将向高功率、大容量方向发展，以满足不同场景的应用。同时，电化学储能电池的体积利用率和能量密度有望通过电池包结构的优化和集成得到进一步提升。

提高电化学储能电池的安全性能是储能技术发展的另一个关键方向。一方面，将开发具有更高热稳定性和阻燃性的电解质和隔膜，以提高电池的热安全性。另一方面，电化学储能技术将逐步与电力电子技术、数字技术深度融合，通过更加智能化的电池管控，积极提升系统安全性。

• 梯次利用将是一种可持续的储能电池替代方案

随着电动汽车行业的快速发展，预计未来几年将有大量废旧电动汽车电池可供使用。梯次利用是指将废旧电动汽车电池进行必要的检验检测、分类、拆解、电池修复或重组，形成梯队产品，应用到储能等其他领域的过程。电动汽车电池的梯次利用，延长了电池的使用寿命，在节能环保、经济效益和产业链延伸等方面都具有重要意义。

• 新能源+储能以及CCUS+化石能源将成为实现“碳中和”的两条可行路径

电化学储能可与光伏、风电等新能源发电相结合，缓解可再生能源稳定性差的问题。同时，电化学储能通过提供调峰、调频、AGC、黑启动等辅助服务，保障电网安全。此外，电化学储能可以起到削峰填谷的作用，为住宅、工业和商业用户节约用电成本。但同时，重工业，如水泥、化工、化肥和钢铁制造，占全球二氧化碳排 放的约26%，在可替代化石燃料技术方面，如可再生能源和绿氢，短期内的潜力有限。采用碳捕集、利用和封存（CCUS）技术来生产氢气将成为产业脱碳的有力方案。在可预见的未来，CCUS将成为这些难以消减行业的关键脱碳技术。

锂离子储能电池具有能量密度大、没有记忆效应、充放电快速、响应速度快、配置灵活、建设周期短等优点，广泛应用于风电光伏等新能源发电侧、电网侧、用户侧储能项目。

锂离子储能电池由正极、负极、电解质和隔膜等组成。正极材料通常使用锂钴酸锂（LiCoO2）、锂铁磷酸（LiFePO4）或锂镍钴铝酸（NCA），负极材料通常使用石墨或硅基复合材料。储能电池的工作原理是基于电化学反应，当电池处于充电状态时，正极的锂离子会脱离正极，经过电解质和隔膜后移动到负极并在负极中嵌入。

在碳中和的大背景下，全球锂离子储能电池新增装机规模持续增长。由2018年的7.2GWh持续增长至2022年的66.1GWh，年均复合增长率约74.1%。

未来，固体电解质技术进步将推动锂离子电池行业发展，同时半固态电池将逐渐取代传统液态锂电池，而在长期发展趋势下，固态电池将是储能电池技术的发展方向。固态电池具有更高的能量密度、更好的安全性和更长的使用寿命。

钠离子电池的结构类似于锂离子电池，由阴极、阳极和电解质组成。但是，这些组件所使用的材料不同。钠离子电池的阴极通常由钠基材料制成，而阳极则由碳或其他可插入钠离子的材料制成。钠离子电池所使用的电解质通常是溶解在有机溶剂或离子液体中的钠盐。根据使用的不同阴级材料，钠离子电池可分为三种技术路线，其中包括聚阴离子型正极材料、普鲁士蓝类化合物体系正极材料与层状氧化物材料。

钠离子储能电池具有高能量密度、长寿命、高充放电效率和较高的安全性能。海外钠离子储能电池行业迅猛发展，参与者众多，其中包括：美国的Natron Energy，英国的Faradion，瑞典的Altris，法国的Naiades等。国内其他电池企业也在积极布局钠离子电池产业化。宁德时代、孚能科技、多氟多、中科海纳等龙头企业都表示预计在未来几年内实现钠离子电池的量产。

液流电池是一种新型的蓄电池，它由电堆单元、电解液、电解液存储供给单元以及管理控制单元等部分构成。液流电池的特点是利用正负极电解液分开，各自循环，具有容量高、使用领域（环境）广、循环使用寿命长的特点。液流电池可以实现电能与化学能的相互转换与能量存储，其活性物质是流动的电解质溶液，可以实现电化学反应场所（电极）与储能活性物质在空间上的分离，适合大规模蓄电储能需求。

根据电极活性物质的不同，液流电池可以分为全钒液流电池、锂离子液流电池和铅碳液流电池。未来液流储能电池技术的发展方向和目标是大规模、高效率、低成本、长寿命，需要加强关键材料和电池结构的研究，提高电池的可靠性和耐久性，同时进行规模化生产技术开发和积极开展应用示范，为液流储能电池的产业化和大规模应用奠定基础。

目前，储能技术在新能源汽车领域的具体应用包括但不限于：锂离子电池储能、超级电容器储能、液流电池储能、储能充电桩等。其中，储能充电桩将新能源汽车充电桩与储能解决方案集成在一起，由于不需要额外的电网连接，因此能够提供高输出功率，提高电网稳定性，并降低安装成本。基于清洁能源发电、储能、快速充电等创新技术，储能充电桩提供了更高的电网灵活性，并最大限度地提高了电桩利用率。

5G基站是一种高速、低延迟的通信设备，需要大量的能源来维持其稳定运行。储能技术可以有效降低基站运营成本，同时实现环保减排，为5G通信网络的可持续发展提供有力的支持。其中主要应用包含以下几种场景：

备用电源：储能可以作为5G基站的备用电源，当传统能源出现故障或中断时，储能可以提供持续稳定的电力供应，保证5G基站的正常运行。

能源调度：储能可以作为5G基站的能源调度设备，可以储存超出基站需求的电力，等到基站用电高峰期时再释放出来，以满足基站对能源的需求，从而降低基站用电成本。

能源优化：储能可以通过对5G基站用电情况的监测和分析，优化能源的使用，提高能源利用效率，降低基站运营成本。

环保减排：储能可以协助5G基站实现绿色低碳，降低基站的能源消耗，减少对传统能源的依赖，从而降低二氧化碳和其他污染物的排放，实现环保减排。

数据中心（Data Center，DC），即为集中放置的电子信息设备提供运行环境的建筑场所；其作为算力基础设施的重要组成部分，是支撑5G、人工智能、云计算等新一代数字技术发展的数据中枢和算力载体，对数字经济增长起到重要助推作用。储能技术在数据中心的优势包括：

降低能耗成本：数据中心的能耗成本非常高，而储能系统可以在低电价时段进行充电，在高电价时段进行放电，降低数据中心的能耗成本。

改善能源结构：数据中心通常依赖于传统的化石能源，而储能系统可以结合新能源（如太阳能、风能等）进行使用，改善数据中心的能源结构，降低对传统能源的依赖。

减少碳排放：数据中心的能耗是全球碳排放的重要来源之一，而储能系统可以降低数据中心的能耗和碳排放，减少对环境的负面影响。

提高应急响应能力：在自然灾害等突发事件发生时，储能系统可以为数据中心提供紧急备用电力，提高数据中心的应急响应能力。