1、儲能大挑戰路線圖（下文簡稱“路線圖”）將集中能源部的所有資源加速新一代儲能技術的研發、制造和應用，確立并保持美國在儲能領域的全球領導地位。通過大規模應用儲能，構建彈性、靈活、經濟、安全的能源系統，為電網、交通運輸及整個經濟領域持續帶來收益。具體目標見下文。報告認為，要實現上述目標還存在三大關鍵挑戰：一是國內創新。要在儲能技術研發領域保持領先，并將接受過能源部投資的知識產權留在美國國內。二是國內制造。要減少對國外材料和組件的依賴，降低技術的成本和能耗，確保國內供應鏈安全。三是全球部署。要滿足國內市場，同時向國外出口技術。針對這些挑戰，路線圖提出了一個綜合性戰略，貫穿研發、制造和部署，涵蓋技術研發

2、、生產制造與供應鏈、技術轉化、政策與評估、勞動力發展五大方面。一、技術研發路線圖建立了一個匹配長期市場需求與長期研究計劃的技術研發框架，涵蓋應用場景、技術組合以及發展道路三個部分。通過協調實驗室、學術界和產業構成的創新生態系統，強化終端用戶利益和每個研究階段之間的聯系，加速整個創新流程。從各個應用場景的測試和示范中迅速判斷其中包含的能夠匹配終端用- 2 -戶需求的技術，實現更多的國內創新與部署。（一）以應用示范帶動技術發展路線圖描繪了 6 種未來可能實現廣泛應用儲能的場景（見表 1），涵蓋早期高價值項目到未來超大規模應用各個階段。能源部將支持每種應用場景開展示范項目，以協助驗證對未來儲能系統的

3、需求與技術要求。示范項目將集中在兩個方向：一是新型或增強型技術路徑基礎設施，特別是開發或測試設施，以便盡快、盡早地驗證儲能和靈活性技術概念；二是準商業示范項目，可增強終端用戶的信心并促進市場應用。能源部也會爭取外部支持，將這些示范項目打造成結合技術、政策、制造和勞動力的綜合性區域示范。在電力系統的發電、輸電、配電、用電、交通運輸、離網電力等部分均有應用。其中，“促進電網發展”、“移動設備電氣化”、“設施靈活性”等應用已有相對明確的市場價值，可通過能源套利和需量電費等方式獲利。而“相互依存的網絡基礎設施”和“關鍵服務”的市場價值尚不明確，亟待開發并厘清，反過來為技術研發設定成本目標。表 1：應用

4、場景概述應用場景應用范圍促進電網發展波動性可再生能源比例高等穩定性差的電網服務偏遠社區獨立于大容量電力系統的島嶼、海岸和偏遠社區移動設備電氣化充電基礎設施導致突發負荷高的配電網- 3 -：對性能的需求，以及每種技術可達到的性能目標，挑選 面臨的 體要求，技術進，每一用場景- 4 -圖 1 性能功能框架圖解（三）加快建立創新生態系統要確保長期的領導地位，除了要找出有可能實現重大功能改進的技術組合之外，還需要完善不斷創新的研發生態系統。該生態系統囊括了合作企業、產業聯盟、基礎設施，以及其他長期資源。美國有大量儲能技術創新者，且美國的大學占據了全球儲能技術專利的主要份額。路線圖建議協調實驗室、學術界

5、和產業生態系統的產出能力，組成跨能源部、實驗室聯合體進行科研攻關，- 5 -提升儲能系統的性能和指標，以實現更多的國內創新與部署。圖2 以電化學儲能研發為例，展示了創新生態系統運用實例。圖 2：電化學儲能技術路徑示例二、生產制造和供應鏈將美國強大的科學創新能力轉化為面向全球市場的工業產品 是確立美國產業競爭優勢的關鍵舉措。路線圖提出要建立強大的、具備集成供應鏈的國內制造基地，將技術進步更快地用于規模化 生產及產業應用，成為技術研發的影響力倍增器。路線圖分析了 儲能材料、組件和系統的制造，專注于解決國內儲能技術生產和 供應鏈所面臨的 4 個挑戰：一是擴大、整合急需的技術，使其從 實驗室到示范再到

6、商業化；二是降低儲能技術的國內生產成本； 三是提高性能，同時降低能耗和新技術的全生命周期成本；四是- 6 -和組件發機構造儲能廣手段熱儲能提升性能電解槽先進的存儲材料雙極板- 7 -熱交換器擴大制造規模標準化系統設計和測試協議（一）梳理共性技術問題，確定關鍵技術指標隨著儲能技術和市場的發展，能源部將繼續與原始設備制造商及其他有關方開展合作，研究解決儲能技術系統的關鍵制造瓶頸。同時，能源部的各個辦公室將進行有針對性的技術分析及研討，加深對生產和制造環節共性技術問題的了解，增進能源部對現有產業及其所面臨的困難的了解，提升先進儲能技術的產能。例如，能源效率和可再生能源辦公室下轄的先進制造辦公室和車輛

7、技術辦公室將對儲能及其相關技術展開評估性研究。（二）加大創新力度，攻克共同技術問題路線圖將根據以上的技術分析，決定材料和制造研發投入的優先順序。目前，能源部的各個辦公室和產業界都有著大量已在進行和計劃中的研發投資。其中部分工作的重點在于直接改善儲能系統。例如，降低鋰電池陰極的制造成本與生命周期成本，以及改進某些先進的熱能存儲系統在高溫下工作的組件的制造工藝。還有一些工作間接針對儲能的研發計劃，其研發的制造導向型解決方案也能夠用于儲能系統。例如，旨在改進惡劣條件下材- 8 -料制造工藝的先進制造辦公室項目。（三）加強測試驗證能力，擴大制造規模加大各部門、企業協同力度，驗證和擴展新的制造工藝，縮短

8、從實驗室原型到試驗性生產的過程，解決該過程既耗時又昂貴的問題，加快驗證和擴大儲能技術相關組件和生產工藝，催生新一代受知識產權保護的制造工藝，使美國在新興儲能技術領域占據領先地位。能源部將資助旨在通過實地驗證和規模化制造來加速創新的項目。例如，推動新型鋰電池制造工藝原型設計與實地驗證項目，以及驗證電網級儲能系統可靠性與安全性的項目。能源部也將為創新型研究人員及企業與公共及私營企業投資實體建立聯系，共組未來儲能技術的強大國內供應鏈，加快其驗證與規模化制造的進度。（四）提高系統設計和測試協議標準化程度，簡化集成制造創新將多個制造商的單個組件集成到新興存儲技術和系統，要求使用統一的標準和集成機制。能源

9、部將通過支持制造研發協作和分析工具，在單個組件和集成系統設計與制造之間搭建橋梁，支撐流體電池等新興儲能技術的簡化集成，提供更廣泛的組件和材料選擇，更好地校準單個組件的成本和性能目標。同時，整個生態系統也能更便捷地了解并滿足終端客戶的性能和成本要求。- 9 -（五）加深理解追求創新，提高關鍵材料供應鏈彈性鈷、鋰、鉑族金屬和天然石墨等儲能關鍵材料的提煉和初級 加工都集中在美國以外的少數國家。能源部致力于加強國內采購，降低主流技術對國外廠商的依賴，降低供應風險并提高供應鏈的 彈性。目前，已資助關鍵材料研究所以多元化、可替代及可回收 來應對材料供應短缺，并設立鋰電池回收中心和電池回收獎支持 電池回收利

10、用，未來還將重點關注對于關鍵材料加工和分離的規 模化創新。此外，能源部將通過聯邦政府關鍵礦產穩定供應戰 略來加強和鞏固電池回收的研發工作。（六）建立國內電池制造生態系統能源部牽頭跨部門成立了聯邦先進電池聯盟（FCAB），旨在加強各個聯邦機構在執行層面協調合作，保證戰略一致性，共同打造國內電池材料與技術供應鏈，建立國內電池生態系統，使各種規模企業受益，更好地服務于商業和軍事應用。聯邦先進電池聯盟將制定整體戰略，支持戰略實施，提供數據分析，分享成功案例和經驗，做大做強安全的國內先進電池工業。同時，還將支持美國政府的關鍵政策方案，以保護、強化和促進國內鋰電池技術的研發和生產。三、技術轉化- 10 -

11、路線圖提出通過積極地實地驗證、公私合作、可贏利商業模式的研發、融資、技術和互連標準、合同準則以及高質量市場數據的傳播，實現儲能技術的商業化、私營企業融資和最終部署，提振市場參與者信心，以減少生產或項目風險、降低項目成本、帶動投資。聯邦政府將降低對技術轉移的行政和監管門檻，制定和執行更有效的合作模式與技術轉移機制，鼓勵私營企業加大對后期研發的投資力度。同時，改進聯邦資助研發投資回報率及經濟與國家安全影響的評估方法、重點資助已被證明有效的技術，來提高技術轉移效率。能源部將要求受到政府資助的知識產權、技術和工藝留在美國國內從事實際制造，以申請人的國內制造策略作為申報項目時的加分項，還會考慮制定針對性

12、的貿易政策和國際知識產權規則。（一）加強實驗室與外部合作伙伴關系能源部將通過“實驗室合作服務 HYPERLINK l _bookmark0 1”這個平臺，將能源部資產與外部各方聯系起來，讓企業、投資方接觸到實驗室專家、設備和知識產權，間接加速儲能技術的商業化。能源部還將通過“加速技術商業化工作”項目，直接促進能源部國家實驗室研發的儲1 實驗室合作服務（Lab Partnering Service）是美國能源部 2018 年推出的技術轉讓在線平臺，公開了下屬 17 個國家實驗室開發的技術信息，幫助投資人、創新者和研究中心利用相關技術。- 11 -能技術商業化。此外，由“技術商業化基金 HYPER

13、LINK l _bookmark1 2”推出更多措施提升國家實驗室的技術成熟度、簽署戰略性合作研發協議，加強政企技術交換與合作，加速技術商業化進程。（二）開展示范應用通過示范應用獲取性能驗證和標準化數據，讓市場參與者相信儲能資產的性能可達預期且可與合適的基礎設施集成，從而降低項目風險，擴大市場需求。這將有助于建立可盈利的項目和可預測的收入流。（三）尋求產業合作和跨部門參與能源部將促進工業界與國家實驗室、州和地方實體間的協調與合作，以加快市場開發，協助項目進行標準化，評估融資機會和機制。還將加強跨部門和外部合作伙伴之間的聯系，共同探索應用場景，實施接近或達到商業化水平的示范應用。（四）進行產業和

14、市場分析能源部將撰寫“傳播儲能數據、信息”的分析報告，為市場決策和技術選取提供有力支撐，從而加速技術商業化。技術轉化辦公室牽頭編制2020 年儲能市場報告，匯總現有的市場數據，對儲能市場狀態進行定量評估，已與儲能大挑戰路線圖同時2 技術商業化基金（Technology Commercialization Fund）是美國能源部 2005 年成立的一個基金項目，旨在通過投資促進部屬國家實驗室技術提高成熟度和商業化程度。- 12 -發布。未來還將持續跟蹤市場變化，并及時更新數據。（五）進行數據采集和分析技術轉化辦公室每年都會跟蹤來自能源部所有實驗室、站點和設施與技術轉移相關的 70 多項指標，以形

15、成向國會提交的法定報告，即技術轉化執行計劃和關于國家實驗室和其他設施的技術轉移及相關技術合作行動的報告。四、政策與評估能源部將制定一項內部協調計劃，利用能源部獨有的分析能力、數據和計算資源為有關政策制定者提供實現有效決策所需的全部信息，支撐其政策法規和決策的制定，最大程度實現儲能技術對電力和交通運輸系統的價值。這需要解決彈性、電力系統運行、能源系統規劃、交通運輸四個關鍵問題，以及滿足成本價格性能及財務數據、評估方法、工具、市場政策信息四個基本需求。（一）建立儲能成本和性能數據庫。為儲能成本組件和成本度量制定通用術語，跟蹤當前和預測的儲能技術成本和性能，與行業和國家實驗室合作驗證數據，在公共網站

16、上定期更新數據和方法，供公眾下載。（二）對電網服務進行分類。對網格服務進行梳理，分門別類列出其技術需求、市場差異、對儲能補貼情況，以及未來可能- 13 -的變化。（三）在不同的系統條件下估算大規模儲能的價值。使用新的建模功能來量化和分解不同價值的儲能技術，以便儲能進入不同的地區和不同類型的市場。（四）評估分布式能源在配電網和大容量電力系統的價值。開發方法去評估多種分布式能源對住宅負荷的影響，以便全面評估分布式能源的總體成本，以及對配電系統和大容量電力系統可靠性的影響。（五）進行工具開發和模型測試。與國家實驗室和工業界共同制定工具驗證和比較的正式流程，直接與終端用戶和供應商合作，確保開發的工具滿

17、足用戶的需求，并可以集成到規劃過程中。（六）在資源規劃過程中跟蹤儲能。與工業界合作，跟蹤儲能領域有代表性的方向、方法和工具，提供更多數據、工具和分析，幫助各州和公用事業公司做出明智的決定。（七）支持市場設計分析。與現有的獨立系統運營商或區域輸電組織、電力部門和研究伙伴合作，確定批發電力市場面臨的儲能問題。提供數據、工具和其他分析，幫助相關方評估不同的潛在市場結果。（八）支持跨部門的綜合資源規劃。制定一份報告，概述最佳實踐和其他策略，以幫助公用事業、監管機構和其他實體協調- 14 -和優化跨多個部門的規劃過程，例如，整合配電、運輸和大容量電力系統規劃。（九）建立儲能政策數據庫。搜集整理儲能相關政

18、策，如實反映政策信息情況，但不進行政策推薦或評論。根據政策類型分別整理，使強制政策、激勵政策等類型不同的政策易于比較，為各方制定政策提供便利。（十）召開彈性評估研討會。與行業、監管機構和國家實驗室合作伙伴舉辦研討會，以確定現有的最先進的彈性評估方法，數據、模型和規劃過程需要改進的領域，以及其他阻礙有效評估彈性的障礙。（十一）定期召開儲能及政策評估研討會。舉辦年度研討會，宣傳應對儲能大挑戰的政策和評估有關的最新數據、工具和分析，并讓有關方反饋和交流他們當前工作的需求。五、勞動力發展儲能是一個高度專業化的工作范疇，但卻不是兩年制或四年制大學教育的重點。缺少訓練有素的勞動力已被認為是美國工業基礎發展

19、的一大痛點，在儲能領域亦然。能源部將依托技術教育和勞動力發展計劃，建設人員培養渠道、培育儲能研究、開發、設計、制造和運行所需的大量勞動力，構建包含技工、工程師、- 15 -科學家的全方位人才體系。目前，能源部已推出 50 個教育和勞動力發展計劃，涵蓋高中到大學的各個階段。其中有 2 個計劃與儲能直接相關，一個是“研究生科研計劃”，支持研究生在國家實驗室中開展儲能相關科研；另一個是“儲能實習計劃”，為本科生和研究生提供在國家實驗室開展為期 10 周的暑期科研實習機會。能源部將更加注重儲能領域專業人才的培養，在教育和勞動力發展計劃框架內采取以下措施：（一）深入了解勞動力缺口和需求路線圖將持續征求儲能產業相關方對勞動力發展問題的反饋意見。前期征求意見表明，目前儲能教育和培訓方面存在一些關鍵缺口，例如高等教育的電化學課程和專業不足、交叉學科教育程度不高。但其中也蘊含很多發展機會，例如體驗