再生儲能 黃金十年 再生能源成主流 儲能系統日益關鍵

面對節能減碳的全球趨勢,2025 年台灣預定再生能源發電占比達到20%,整體發電量達27GW。若要實踐此目標,勢必要搭配儲能系統使用,才能強化整體電網的韌性,享受到供應無虞、穩定運作的再生能源電力。

 

鑑於全球溫室效應日益嚴重,世界各地不時出現聖嬰與反聖嬰現象,如澳洲的森林大火、美國的洪水、南北極的冰山崩落等,因此在2015年COP21大會上,有高達195國政府簽署巴黎協定,期盼能共同遏阻全球暖化趨勢。只是若要達成此目標,減少化石能源、提高再生能源,自然是降低碳排放量的最佳方法。而身為全球一份子的台灣,國家能源政策規劃於2025年再生能源發電占比達到20%,再生能源總量達到27GW,不過此類能源屬於間歇性能源,將對台灣電網系統產生巨大的衝擊與變化。

 

由於儲能系統具備反應快速的特性,非常適合調節整體電網機制,有助於電網之穩定與調度。為此,2022年5月25日電電公會特別舉辦2022儲能高峰會論壇,邀請各領域的產學專家,分享儲能與電網之重要性等相關議題,期盼讓台灣能源轉型任務能與全球趨勢接軌,同時帶動台灣儲能產業蓬勃發展。本場兼具趨勢、實務、技術等議題的研討會,自然也吸引眾多人士與會,期盼掌握最新儲能產業的脈動。

 

電電公會理事長李詩欽表示,根據國發會擬定的短中期程規畫,再生能源饋網系統建置將日趨完備,屆時太陽光電、離岸風電、陸域風電等須在三年內累計達標20GW、5.6GW、1.2GW,發展至2050年須各別達成40~80GW、40~55GW目標。為此,日前電電公會也公布「台灣ICT產業2050淨零排放路徑及策略」手冊,協助會員透過三大路徑、八大策略、六大機會等面向著手,以利政府達成相關目標,同時讓產業能夠符合ESG規範。

 

善用儲能架構 強化電網韌性

早從2017年底,台灣即加速推動國內再生能源設置,2017年至2021年的整體再生能源設置新增容量約6.9GW,2021年底已達到11.58GW,相較於2016年底的4.7GW提高近1.5倍。短期政策目標是希望在2025年達到再生能源發電占比20%,目前正積極推動太陽光電及風力發電,預計2025年太陽光電裝置容量可達20GW,離岸風力裝置容量則達5.6GW以上。

 

行政院副院長沈榮津表示,國發會已經公布「2050淨零碳排路徑」藍圖,定調2050年實踐再生能源極大化的目標,預計太陽光電發電目標累積40~80GW、離岸風電累積40~55GW。考量到再生能源具有間歇性問題,若沒有妥善規劃補救措施,勢必難以實踐穩定供電的目標,所以政府也積極提高電網韌性、打造儲能架構,以便讓整體供電、產業發展及民眾生活更為穩定。

 

經濟部部長王美花指出, 在太陽光電的部分,裝置容量從2016年的1.25GW成長至2021年7.65GW,增長5.15倍;離岸風電則是從無到有,兩座示範風場分別於2019年及2021年併網商轉,完成離岸風電第一階段「示範獎勵」之階段性任務,至2021年底已完成269MW。儘管受到COVID-19疫情衝擊,在全力克服之後,預估會有將近2,000MW的風場完成併網。

 

「在穩定整體供電、滿足產業發展需求的狀況下,台灣市場對儲能系統需求非常強烈,例如台電輔助服務的經濟規模達356億,用電大戶條款需設置契約容量10%再生能源裝置責任,整體經濟規模達200億。」電電公會台灣儲能系統產業推動聯盟總召集人暨台灣大學化學系特聘教授劉如熹解釋:「台灣高科技製造業有不少因應國際大廠的RE100供應鏈要求,預計約需使用1.6GW儲能系統,未來經濟規模達320億。」

 

另,電電公會台灣儲能系統產業推動聯盟副總召集人暨佳得集團總裁張孫堆表示,在發展再生能源過程中,若要提升整體電網的韌性,首要工作必須在太陽能電廠場域增加儲能設備,目前經濟部能源局已經試辦比照太陽能電廠建售模式基礎下購買儲能服務,希望加速於一年內完成1.4GWh(140萬度)以上。其次,也需要增加工業用電大戶廠區建置儲能設備誘因,以契約容量的10%裝設,約可提供2.4GWh(240萬度),若能加速於兩年內完成,可望改善台灣整體電網的健康度。

 

解決尖、離峰落差 穩定整體供電品質

誠如前述,在政府透過多元管道獎勵民間參與太陽光電發電下,此已成為台灣主要的再生能源電力來源,2021年太陽能發電量已達78.8億度。只是太陽光電發電效率主要取決於天氣狀況,如日照強度、時間長短等,因此太陽發電的先天性間歇性問題,將會出現太陽光電的負載陡升、夜尖峰供電能力驟減等狀況,也讓近五年的整體發電變動量逐年加劇。

 

以2021年7月27日夏季尖峰日為例,當天再生能源最高發電量達到4,345MW,其中太陽能發電量為4,205MW、風力發電量為140MW,再生能源的瞬時滲透率達到11.71%。然而太陽光電量在太陽下山之後,下午三點到六點之間的三小時,發電量差異達到2,795MW,但此時台灣用電量仍然在高峰期,也凸顯出運用儲能系統的必要性,以便解決間歇性、鴨子曲線、預測不易等問題。

 

台灣電力公司專業總工程師吳進忠說明,儲能系統在電力系統之功能可分成三部分,分別是調整頻率、快速反應、削峰填谷。簡單而言,若出現發電機組臨時不能運作、人為操作疏失等問題,可先透過調整頻率的方式,維持整體電網穩定運作,乃至於快速回應供電問題。不光如此,若能將離峰時間的再生能源發電量預先儲存,並在尖峰時間釋放出來,也能減少興建電廠的需求。

 

台達經驗豐富 參與電力交易平台

台達具備軟硬體研發、製造、整合驗證、在地服務與維運能力,提供一站式儲能解決方案,更是全台第一家完整通過台電dReg0.25、dReg0.5及sReg調頻備轉能力測試的合格廠商。

 

身為台灣最早投入儲能應用研發與製造的廠家,從2017年完成台電示範系統起,至今已完成電力交易輔助服務、傳統電廠緊急備援、微電網、太陽光電廠、工業用電大戶、電動車充電站等多元應用型態,建置經驗完整。台達桃園平鎮廠5MW儲能系統已於2021年11月1日正式加入台電電力交易平台,全天候執行動態調頻備轉,協力平穩全國的電網。台達是第一家完整通過台電dReg0.25、dReg0.5及sReg 等,三種不同調頻備轉能力測試的合格廠商,平鎮廠區的系統更是台達在台灣第六套成功併網運轉的MW級大型儲能系統。

 

「儲能系統作為輔助電網的調節設備,可在發電機組、再生能源、輸配電網路與負載間調度電力,舒緩供需不平衡與意外事件對電網造成的壓力。」台達電資深處長艾祖華解釋:「此外,儲能系統可協助企業回應法規、產業需求,更具有削峰填谷、優化廠區能源管理、最佳化再生能源自發自用效益、廠區緊急備用電源等多重應用。」

 

融合多項AI 技術 實踐節能減碳目標

隨著AI技術蓬勃發展,應用範圍也持續擴大,以Energy Storage App為例,即是AI技術整合再生能源、儲能裝置與負載進行預測式控制,以先節能、再調度保護電池,降低儲能系統調度成本,更能有效利用再生能源。這項工具可針對應用下端微電網,對六大類設備進行節能控制,目前實際AI應用在四個大型建築物、26個非生產性質大型電力用戶,以及30間工廠之中,主要是透過113種 AI技術整合,配合儲能裝置進行調度。對於一般大型建築物而言, 當運用E nergy Storage App以Fuzzy control、MPC等模式進行實際控制, 即是以AI技術調節整體負載(Demand response, DR),配合各種高能效裝置時,平均可節省37%用電。因此,此技術可實踐建築物的再生能源供電占比,最高可達到46.7%。

 

電電公會台灣儲能系統產業推動聯盟技術組召集人暨北科大能源系特聘教授李達生說,根據億鴻科技提供資料顯示,此技術運用在中油某個加油站案場中,於配置有太陽能光電系統49KW、釩液流電池配置 3KW/6kWh儲能容量、鈦酸鋰電池50KW/50KWh、燃料電池1.4KW的場域中。測試結果顯示,可調節尖峰期間25~32KWh 用電,約20%尖峰需求量削減,順利達成降低尖峰用電負擔之目的。

 

公會配合政府政策 全力發展儲能產業近來備受全球關注的儲能系統,簡單來說即是在平時把電能儲存起來,需要的時候拿來使用,如同興建水庫與家家戶戶的小水塔,將每一份水資源做最好利用。

 

由於儲能系統對台灣市場極為重要,所以台電也透過電力交易平台鼓勵民間業者參與,藉此加快提升台灣電網的整體穩定性。創立於2017年6月的協同能源科技,主要產品與營運項目涵蓋鋰電池產品、電池管理系統、儲能能管系統、儲能系統設計/整合/維運/交易,以及虛擬電廠。

 

協同能源副董事長劉志鵬表示:「我們的系統特色在於各儲能系統可獨立作業, 採用良好的先進控制系統開發方法,搭配1:1.4最佳容量與能量配比,提供彈性多功能、高可靠度,以降低儲能電池負荷。」協同能源擁有自主EMS開發團隊與技術,EMS系統具備先期災害預警與處理機制,可提供客戶最佳服務與系統擴充的能力,能延長儲能使用之壽命與異常保護。

 

「我們可為公用事業、工業和基礎建設客戶提供相關服務,並積極向永續性交通、智慧城市能源儲存與數據中心的新興領域發展。」台灣日立能源招標經理趙英傑解釋:「在強大技術能力的加持下,日立能源也參與了澳洲區域微電網示範計畫,全力增加整體微電網的彈性和可靠度。」

 

而電電公會會策顧問施顏祥則認為,若要實現淨零碳排,達到永續發展的目標,台灣勢必要全力推動再生能源發展,因此自然需要搭配儲能系統,才能解決再生能源先天上的間歇性等問題。電電公會將全力配合政府政策,攜手產業共同推動儲能產業發展,在提升台灣電網穩定性之餘,搶攻龐大的全球商機。

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