ETES 技术:破解能源存储难题,市场增长迈入 “快车道”!
在全球能源结构向清洁化、低碳化转型的关键时期,可再生能源(如风电、光伏)的间歇性、波动性成为制约其大规模并网的核心瓶颈。而电热储能(Electro-Thermal Energy Storage,简称 ETES)技术,如同为能源系统安装了 “超级充电宝”,通过将电能高效转化为热能储存,再根据需求反向转化为电能或直接利用热能,实现能源的跨时空调配。作为解决可再生能源消纳、提升能源系统灵活性的关键技术,ETES 正受到全球各国的高度关注,其市场规模呈现爆发式增长态势,成为能源存储领域最具潜力的赛道之一。
一、ETES 技术:定义、原理与显著优势
ETES 技术是一种基于 “电能 - 热能 - 电能 / 热能” 转化循环的储能技术,核心原理是在电网负荷低谷期(如风电、光伏出力过剩时),通过电加热设备将电能转化为高温热能,储存在蓄热介质(如熔盐、高温岩石、混凝土等)中;在电网负荷高峰期(或可再生能源出力不足时),通过热力循环系统(如朗肯循环、布雷顿循环)将储存的热能转化为电能并网,或直接将热能用于工业生产、建筑供暖等场景。
相较于锂离子电池、抽水蓄能等传统储能技术,ETES 技术具有四大显著优势:
低成本长寿命:核心蓄热介质(如熔盐、混凝土)成本低廉且来源广泛,设备寿命可达 25-30 年,远高于锂离子电池(8-15 年),全生命周期度电成本仅为 0.2-0.3 元 / 千瓦时,较锂电储能低 40%-60%;
大容量高安全:可实现 MW 级至 GW 级的大规模储能,单套系统储能容量可达 100MWh 以上,且蓄热介质不具备易燃易爆特性,避免了锂电储能的火灾风险,运行安全性极高;
多场景适配性:既能作为 “电 - 电” 储能系统为电网调峰填谷,也能作为 “电 - 热” 系统为工业(如钢铁、化工)、建筑(如区域供暖)提供热能,实现 “一储多用”,适配多元化能源需求;
低碳环保特性:整个转化过程无污染物排放,且可与太阳能光热发电、工业余热回收等技术结合,进一步提升能源利用效率,助力 “双碳” 目标实现。
例如,德国 Solar Power Tower 公司在西班牙建设的 150MW ETES 电站,采用熔盐作为蓄热介质,储能容量达 1.2GWh,可在无日照条件下连续发电 12 小时,有效解决了太阳能光热发电的间歇性问题;中国国家能源集团在宁夏建设的 50MW 熔盐 ETES 示范项目,将风电过剩电能转化为热能储存,在用电高峰时发电并网,年消纳风电过剩电量超 1.2 亿千瓦时,减少弃风率约 8%。
二、全球市场规模:年复合增长率超 20%,可再生能源消纳成核心驱动力
据恒州诚思调研统计,2024年全球ETES技术市场规模约33.2亿元,预计未来将持续保持平稳增长的态势,到2031年市场规模将接近46亿元,未来六年CAGR为4.8%。
这一增长态势背后,离不开三大核心驱动因素:
可再生能源规模化并网的迫切需求:2023 年全球可再生能源发电量占比已达 28%,但风电、光伏的弃电率仍居高不下(全球平均弃风率约 10%,部分地区超 20%)。ETES 技术可通过大容量储能实现可再生能源 “发得出、存得住、用得上”,例如中国 “十四五” 规划明确提出 “到 2025 年,新型储能装机容量达到 30GW 以上”,其中 ETES 作为重点技术方向,市场需求快速释放;
工业与建筑领域的节能改造需求:全球工业领域能耗占总能耗的 37%,其中大量中高温热能需求(如钢铁轧制、化工反应)依赖化石燃料。ETES 技术可将低谷电能转化为工业用热,替代天然气、煤炭等化石能源,降低工业碳排放。据测算,一套 100MW ETES 系统可为钢铁企业年减少标煤消耗约 5 万吨,减少 CO₂排放约 13 万吨;
政策支持与技术进步的双重推动:全球主要国家纷纷出台政策扶持 ETES 技术发展,例如欧盟 “绿色新政” 将 ETES 纳入 “关键低碳技术清单”,提供最高 30% 的项目补贴;美国《通胀削减法案》对 ETES 项目给予每千瓦时 3 美分的税收抵免。同时,蓄热介质(如新型熔盐、高温陶瓷)、热力循环设备(如超临界 CO₂透平)的技术突破,使 ETES 系统效率从 2018 年的 60% 提升至 2023 年的 75% 以上,进一步推动市场商业化。
三、全球主要市场参与者:技术创新引领行业格局
目前,全球 ETES 市场呈现 “欧美技术领先、中国快速追赶” 的竞争格局,头部企业通过技术研发、项目落地与产业链整合,占据了超过 65% 的市场份额,主要参与者包括:
德国 Siemens Energy(市场份额约 18%):作为全球能源技术龙头,Siemens Energy 开发了基于 “电加热 - 熔盐蓄热 - 超临界 CO₂发电” 的 ETES 系统,效率高达 78%,且单套系统容量可扩展至 500MW。2023 年,其在沙特阿拉伯承建的 300MW ETES 项目正式投运,配套光伏电站,可满足 20 万户家庭的用电需求,项目投资额达 45 亿美元。此外,Siemens Energy 还与欧洲电网公司合作,开发电网级 ETES 调度系统,推动技术标准化;
美国 BrightSource Energy(市场份额约 15%):专注于太阳能光热与 ETES 结合技术,其开发的 “塔式光热 + 熔盐 ETES” 系统,可实现光热发电与储能一体化运行。2023 年,该公司在美国内华达州建设的 280MW Ivanpah 3 号项目,配套 1.5GWh 熔盐储能,年发电量达 12 亿千瓦时,较传统光热电站发电量提升 40%。同时,BrightSource Energy 通过技术授权模式,与中国电建、印度 Adani 集团合作,推动技术在亚太地区的落地;
中国东方电气集团(市场份额约 12%):作为国内 ETES 领域的领军企业,东方电气自主研发了 “电极加热熔盐” 核心技术,突破了传统电加热管易腐蚀、寿命短的难题,使系统运行寿命延长至 30 年。2023 年,其在甘肃建设的 100MW 熔盐 ETES 项目投运,成为国内首个 GW 级风电基地配套的 ETES 项目,年调峰电量超 3.6 亿千瓦时。此外,东方电气还联合中科院工程热物理研究所,开发了基于高温岩石的 ETES 技术,进一步降低蓄热介质成本;
其他重要参与者:包括西班牙 Abengoa(专注于槽式光热 + ETES)、中国华能集团(布局火电灵活性改造 + ETES)、日本 JGC Holdings(开发低温 ETES 用于建筑供暖)等,这些企业通过细分领域技术优势,共同推动市场多元化发展。
四、地区市场分析:欧洲领跑,亚太成增长新引擎
全球 ETES 市场呈现明显的地区差异化特征,欧洲、北美、亚太三大区域占据了全球 92% 以上的市场份额,各区域发展趋势如下:
1. 欧洲地区:政策驱动,技术标杆(2023 年市场规模约 4.8 亿美元,占比 37.5%)
欧洲是 ETES 技术的发源地,也是全球最大的市场。欧盟 “碳中和” 目标(2050 年实现碳中和)与 “可再生能源指令”(2030 年可再生能源占比达 42.5%)推动 ETES 需求快速增长。德国、西班牙、法国是核心市场:德国聚焦电网调峰,2023 年投运 ETES 项目总容量达 800MW,主要配套风电、光伏基地;西班牙则专注于光热 + ETES 一体化,现有光热电站中 80% 配套 ETES 系统,如 Andasol 3 号项目(50MW+7.5GWh)。未来,随着欧洲电网互联进程加快,ETES 将作为跨区域能源调配的关键技术,预计 2024-2030 年市场年复合增长率达 23%,2030 年市场规模突破 30 亿美元。
2. 北美地区:商业化成熟,应用多元(2023 年市场规模约 3.9 亿美元,占比 30.5%)
北美市场以美国为核心,商业化程度高,应用场景覆盖电网调峰、工业供热、建筑供暖。美国《通胀削减法案》的政策激励(ETES 项目投资税收抵免率达 30%),推动 2023 年美国 ETES 项目新增装机容量达 650MW,其中 50% 用于工业领域(如得克萨斯州的 120MW 钢铁厂 ETES 项目)。同时,北美企业在高温 ETES 技术(如超临界 CO₂发电)领域领先,技术输出能力强。预计 2024-2030 年,北美市场年复合增长率达 19%,2030 年市场规模突破 22 亿美元。
3. 亚太地区:快速崛起,政策加码(2023 年市场规模约 3.5 亿美元,占比 27.3%)
亚太地区是全球 ETES 市场增长最快的区域,中国、印度、日本是核心市场。中国凭借庞大的可再生能源装机(2023 年风电、光伏总装机达 1200GW)与政策支持(“新型储能发展指导意见” 将 ETES 列为重点方向),成为亚太增长引擎 ——2023 年中国 ETES 市场规模达 2.1 亿美元,同比增长 45%,主要项目集中在西北风电 / 光伏基地(如甘肃、宁夏)与工业领域(如钢铁、化工)。印度则聚焦光热 + ETES,计划到 2030 年建设 10GW 光热电站,配套 ETES 系统;日本开发低温 ETES 用于建筑供暖,2023 年投运首个 50MW 区域供暖 ETES 项目。预计 2024-2030 年,亚太市场年复合增长率达 25%,2030 年市场规模突破 28 亿美元,超越欧洲成为全球最大市场。
五、未来展望:可持续发展贡献显著,挑战与机遇并存
从可持续发展角度看,ETES 技术对全球能源转型与 “双碳” 目标实现具有不可替代的作用:一方面,ETES 可提升可再生能源消纳率,预计到 2030 年,全球 ETES 系统累计可消纳风电、光伏过剩电量超 5000 亿千瓦时,减少 CO₂排放约 3.5 亿吨;另一方面,ETES 替代工业化石能源供热,可降低工业领域碳排放 15%-20%,助力工业绿色转型。此外,ETES 技术还可与退役火电机组改造结合,延长设备寿命,减少能源基础设施浪费,实现 “存量资产绿色化”。
然而,ETES 市场发展仍面临三大挑战:
1.初始投资成本高:单套 GW 级 ETES 项目投资额约 100-150 亿元,高于锂电储能(约 80-120 亿元),且投资回收周期长达 8-12 年,制约了中小企业的参与;
2.技术标准不统一:目前全球尚无 ETES 系统的统一技术标准(如蓄热介质性能指标、系统效率检测方法),不同企业产品兼容性差,影响跨区域项目合作;
3.低温场景适配性不足:现有 ETES 技术主要适用于中高温场景(200-500℃),在低温储热(如 - 20-100℃,用于建筑供暖、冷链)领域技术不成熟,限制了应用场景的拓展。
尽管挑战存在,ETES 市场的未来机遇仍十分广阔:
一是技术融合创新,如 ETES 与氢能、CCUS(碳捕集利用与封存)结合,开发 “储能 - 制氢 - 碳封存” 一体化系统,进一步提升低碳属性;
二是政策机制完善,如建立 ETES 容量电价、辅助服务市场机制,缩短投资回收周期;
三是新兴市场拓展,如非洲、东南亚地区可再生能源快速发展,对 ETES 需求逐步释放,为企业提供新的增长空间。
总体而言,ETES 技术作为破解能源存储难题的关键手段,其市场增长趋势不可逆转。随着技术持续创新、政策支持加码与商业化程度提升,ETES 将在全球能源转型中发挥核心作用,为实现 “双碳” 目标与可持续发展贡献重要力量。