近年來，越來越多的研究認為儲能可能是實現未來能源系統變革的基礎。根據國際能源署的研究，預測美國、歐洲、中國和印度到2050年將需要增加310GW并網電力儲存能力，為此至少需投資3800億美元。麥肯錫的研究則將儲能列為到2025年將產生顛覆性作用、對經濟發生顯著影響的技術，預測市場價值將達0.1萬億～0.6萬億美元。

美國、日本、歐洲等發達國家及地區從國家層面均已在儲能這一關鍵技術領域進行研發布局，研究機構相關的技術研發和示范活動進展迅速，電網運營商等公用事業機構、大型能源設備制造企業及一些中小型科技企業看好儲能產業的市場前景，紛紛進入這一領域。

技術路線圖主要用于所有在未知環境中發展的新技術，是為了滿足產品的開發需求而進行被選技術的識別、選擇和開發的技術規劃，可以用于探尋和確認技術資源、組織目標和不斷變化的外在環境三者的聯系，是支撐技術和規劃的有效工具。

對儲能的發展，一些主要國家和組織開始運用技術路線圖方法展開研究，還有部分政府、機構或協會已經把儲能技術路線圖作為工作計劃的關鍵目標。2009年歐盟委員會在技術路線圖的基礎上提出了《歐盟能源技術戰略規劃》(SETPlan)，指出可以利用技術路線圖定義新儲能技術策略。下文主要介紹近年來主要儲能技術路線圖的研究成果。

國際組織相關研究

目前，國際能源署和歐盟對儲能長期發展均有評估和規劃工作，這些成果一方面體現了國際儲能科學技術的最新水平，另一方面主要是依據發達國家和地區的能源生產和消費結構提出階段性發展目標。

國際能源署：國際能源署于2010年制定了《能源技術路線圖改進和實施指南》，2014年發布了《儲能技術路線圖》。該路線圖從最初的大綱及范圍設立，到數據的采集、篩選，再到路線圖的模擬和起草，經過專家的咨詢和評審最終完成，共耗時近一年時間。該路線圖的內容主要包括：調查能源系統中儲能的優點并分類;探索新的方法，使得在利用儲能優勢的同時降低成本，以及識別部署中的障礙;對其它技術進行競爭分析。主要研究的技術包括蓄電(機械轉換、化學轉化等)、蓄熱(水/冰蓄冷、熱化學存儲)。

國際能源署指出：儲能技術在大部分能源系統中極具價值，但不同儲能技術的成熟度大相徑庭;目前部分小規模儲能系統在偏遠社區和離網應用中具有成本競爭力，而大型蓄熱技術在滿足許多地區的供暖制冷需求上具有競爭力;市場設計是加速儲能技術部署的關鍵;同時，還需要加強對儲能技術研究開發的公共支持。

路線圖還提出了在未來10年內成功開發和部署儲能技術所需要開展的最重要行動的建議：確定近期具有成本效益的利基市場并支持在這些領域的部署，激勵現有儲能設施的改造以提高效率和靈活性;通過消除價格扭曲和產生利益疊加打造良好的市場和監管環境，支持還沒有廣泛部署的技術開展示范項目和處于早期發展階段的儲能技術研究開發，包括高溫蓄熱和可擴展電池以及混合儲能系統;建立國際標準綜合數據集，并隨著儲能技術進步進行遞增式修訂;完成已建儲能設施的評估，定量化評價在特定區域和能源市場的儲能價值;開展國際和國家層面數據合作以加速研究、監測進展和評估研發瓶頸。

歐盟：2009年歐盟委員會在技術路線圖的基礎上提出了《歐盟能源技術戰略規劃》。2011年歐盟委員會提出《能源技術材料戰略規劃》(MaterialsSETPlan)，并發表了《低碳能源技術材料路線圖》，作為歐盟能源技術戰略規劃技術路線圖的補充和擴展，其中詳細描述了歐盟未來10年推進11項能源技術[風電、光伏、太陽能熱發電、地熱、蓄電、電網、生物能、化石能源(包括碳捕集與封存)、氫能和燃料電池、核裂變能以及建筑節能]發展的關鍵材料研究和創新活動。

《低碳能源技術材料路線圖》指出：蓄電是一項重要的技術，可以提高歐洲電力系統的可管理性和靈活性;目前，大多數儲能技術過于昂貴，在系統規模的廣泛部署和集成方面技術性能不足;材料往往限制性能提高，而這也是安全和可靠電網中存儲技術經濟性、有效性和可靠性選擇方面的決定因素;將存儲技術帶入商業成熟階段，并加快過渡到大規模商業化是一項優先任務。

為此，蓄電材料路線圖提出了一項全面的研究和發展計劃(如下圖)：針對低成本、安全和可持續的電化學、電解質結構材料，具有超級電化學、熱學和力學性質，能夠在極端工作條件下工作，循環壽命長，為歐洲面向能源技術(如鋰離子電池、氧化還原電池、壓縮空氣儲能、抽水蓄能)和電力技術(如電解電容、超導磁儲能和飛輪)提供具有工業潛力的創新電池/系統設計和制造工藝。這項計劃重點是發展新的電化學途徑和新興技術(如金屬空氣電池、固態電池、液態金屬系統等)概念驗證。路線圖提出4個工業試點項目來示范產業規模高速、低成本雙電層電容、鋰離子電池、飛輪轉子和電機，以及高溫壓縮機材料和用于壓縮空氣儲能(CAES)蓄熱容器的耐高熱量和壓力的介質材料;5個試點項目用來測試和驗證這些先進存儲技術的重復使用和耐用性，包括在不同市場環境操作條件下兆瓦或更大規模全釩氧化還原系統替代產品。這是對建立泛歐洲研究和創新網絡的補充，廣泛集合更大范圍內的技術和研究以及創新活動的工業和科研資源，同時建立一個針對固定應用的安全測試機構網絡。路線圖還建議建立電化學和存儲領域的教育和培訓中心。

主要國家的相關研究

對一個國家和地區的能源決策者來說，需要通過對影響儲能技術諸多因素的全面研究，明確儲能技術在能源體系中的影響和地位，通過對其知識產權、技術經濟性、國家需求、政策保障等方面的分析，對如何發展符合本國條件的儲能技術提出思路。

儲能研究水平較高的國家主要是日本、美國等發達國家，這些國家已經具備較為完備的儲能研發基礎，并得到政府的充分重視，因此在路線圖研究上也往往比較超前和完善。

日本：早在2008年，日本經濟貿易產業省就在“涼爽地球-能源技術革新項目”的框架下提出了一個高性能的儲能技術路線圖。該技術路線圖主要集中于能源傳輸問題，包括高效超導傳輸技術路線圖、高性能電力存儲技術路線圖、氫能生產、運輸與存儲技術路線圖。

從“日本高效超導傳輸技術路線圖”(圖1)中可以看到，到2030年要實現傳輸距離由100米提升至數千米;電壓由66kV增加至275kV;電流由1kA增加至10kA;低功率由1W/m/phase降至0.3W/m/phase。關聯技術包括：冷凍機技術、系統管理技術、電氣絕緣技術、超導發電機(包括風力發電)。

圖1：日本高效超導傳輸技術路線圖

從“日本高性能電力存儲技術路線圖”(圖2)中可以看到，到2040年設備的壽命由10年延長至20年，費用由40000JPY/(kW·h)降至15000JPY/(kW·h)。通過研發新概念電池(如金屬空氣電池)、加強型鋰電池、鈉硫電池、氧化還原液流電池、鎳金屬氫化物電池、加強型鎳氫電池、新概念電容器，從而極大地提高性能，減少費用。主要的關聯技術包括：住宅能源管理系統、大廈能源管理系統、地方級別的能源管理系統。

圖2：日本高性能電力存儲技術路線圖

“日本氫能生產、運輸與存儲技術路線圖”(圖3)中指出，制氫由水解、化石燃料產氫發展到可再生能源制氫和光催化制氫等，可以極大地節約成本。

氫的運輸技術由壓縮氫運輸、液態氫運輸、管道運輸轉變為高壓運輸、液態運輸，可以極大地提升運輸效率和安全性。儲氫技術由超高壓容器、液態氫容器到絡合物、有機金屬結構可以極大地節約成本，延長存儲時間，提高安全性。主要的關聯技術包括：氫供給技術(建造小型加氫站，地方和國家規模的氫燃料供給系統)、燃料電池電動汽車和燃料電池設施。

圖3：日本氫能生產、運輸與存儲技術路線圖

美國：盡管美國能源部發布的一些關于美國儲能市場和技術的研究結果比較有價值，但還未頒布聯邦層面的儲能技術路線圖。能源部所屬電力傳輸與能源可靠性辦公室對于儲能技術的研究包括：電池、飛輪、電化學電容器、超導磁儲能、電動電子設備和控制系統等。2014年9月在電力咨詢委員會通過了《2014儲能計劃評估報告》，對美國能源部關于儲能計劃戰略和行動進行了回顧和總結，并為能源部制定和實施其儲能項目提出了相關建議。該報告建議，要通過科研部門重點研究輸電網。同時，儲能領域中的各國際機構彼此間的合作應變得更加的透明，且這種合作關系應得到進一步的協調和強化。電力咨詢委員會還建議從以下幾個方面來重點研究或評估各項工作，分別是：傳輸層中的存儲連接方式;抽水蓄能和壓縮空氣儲能技術;電力電子成本;監管以及市場設計及其對儲能的影響。

美國各州則開始研究各自的儲能路線圖。2011年11月，加利福尼亞州發表了“2020加州儲能戰略分析報告”，該報告評估了不同的儲能技術，探討了不同政策對加州能源配置的影響，概述了關鍵技術的差距、未來研究的需求以及政策改革。為能源委員會、加州公共事業委員會和其它監管機構針對如何利用儲能技術有效地降低納稅人的成本、化石燃料的排放和增加可再生能源發電、并入加州電力系統問題提供了參考框架。

2012年，紐約電池與儲能技術聯盟(NY-BEST)負責紐約儲能技術路線圖規劃，其評估了儲能技術的形勢，為紐約州正在發展的儲能行業制定了戰略大綱。該行業路線圖包含了廣泛的儲能技術，如鋰電池、燃料電池、超級電容器、飛輪、抽水蓄能、超導體和蓄熱器等。該路線圖研究技術、行業和政策三者在本州的定位，并針對每個方面提出重要的建議。

法國：法國將儲能作為未來投資的主要方向之一。2011年由法國環境與能源控制署(ADEME)組織制定了《儲能體系戰略路線圖》，目的是全面梳理儲能面臨的工業、技術、環境和社會問題，需要克服的技術、體制和社會經濟障礙，更重要的是描繪出基于時間節點的優先研究主題，包括產業研究、示范、產業化實驗及技術平臺測試等不同階段的需求。路線圖研究的結果作為ADEME在交通和固定儲能應用領域研究項目招標的依據。

參與路線圖制定的專家來自三個方面：①制造商，如阿爾斯通、SAFT、Enersys等;②研究機構，如法國國家研究署、法國原子能委員會、法國國立科研中心等;③公用事業機構和用戶，如法國電信、標致集團、EDF、雷諾汽車等。

此外，法國政府和一些利益相關企業(法國電力公司、法國蘇伊士燃氣集團、德國意昂集團、阿爾斯通、帥福得等)資助了一項關于法國潛在儲能市場的研究(圖4)，該研究是由3家咨詢公司聯合開展，分別為：Artelys(項目主持人)、ENEAConsulting和G2Elab。事實上，這項研究是為法國儲能技術路線圖服務。該研究共分為三個階段，分別為各環節服務和技術的定性、靈活和潛在的儲能需求的定量分析和經濟效益的定性與定量分析。首先是定義各項環節，收集戰略要素并完成各個環節的建模工作;確定能源愿景，形成概要并執行;明確需求與服務。其次，對電氣系統、冷/熱網的需求進行評價，并評估其潛在市場。同時，結合技術問題，構建儲能體系并提供備用解決方案。最后，根據構建的經濟模型分析儲能方案，并分析儲能系統對整個工業的影響。

圖4：法國儲能發展研究

英國：英國已經發表了一些有價值的儲能研究成果，其中2011年未來低碳中心發表的《英國儲能的路徑》很可能成為英國的技術路線圖，這份報告分別從用戶主導、分布式、集中式三個方面制定了儲能部署的路徑，內容如下。

(1)基于用戶主導的儲能路徑部署。2014年開始推廣智能電表，消費者能夠開始使用熱泵蓄能;2020年推廣微型發電和電動汽車，強制實施城市的低壓網絡，轉變蓄熱器的材料;2030年發展電動汽車與電網互動技術。

(2)基于分布式的儲能路徑部署。2010年采用分散式發電;2020年促進分布網絡運營商(DNO)發展，部署低壓與中壓網絡;2030年實現智能的電網過濾。

(3)基于集中式的儲能路徑部署。2010年投資海上風電;2013—2014年引入電子存儲記錄器機制，提升目前的抽水蓄能技術;2020年引入碳捕集與封存。

德國：德國盡管已經發表了一些有關市場和技術不錯的觀點，但還未形成正式的儲能技術路線圖。2012年9月成立了一個新的儲能機構(德國儲能協會BVES)，宣稱要將頒布德國儲能技術路線圖作為首要任務。