進入2023年以來,不僅距離各國邁向2050年淨零碳排目標更進一步,歐洲也因為度過中止俄羅斯天然氣管道之來的首次嚴冬,將加速能源轉(zhuǎn)型。臺灣身處孤島型電網(wǎng),則除了不斷衝高裝置容量之外,還應(yīng)該透過多元儲能解決方案、利用電力輔助服務(wù)交易平臺,以克服再生能源不穩(wěn)定天性。
當今各國為了競逐2050淨零碳排目標,紛紛增加再生能源發(fā)電固然重要,卻常受制其不穩(wěn)定的天性使然;加上全球純電動車(PHEV)熱潮蓬勃發(fā)展、資通訊聯(lián)網(wǎng)裝置用電增加,與城市熱島效應(yīng)導(dǎo)致空調(diào)電力上升等用電需求丕變,低估了為維持電力穩(wěn)定,必須改造升級電網(wǎng)的規(guī)模與昂貴成本。
根據(jù)最近一期《經(jīng)濟學(xué)人》雜誌封面上便寫著「好好擁抱鐵塔,而不是樹木(Hug pylons, not trees)」,且在內(nèi)文指出,國際社會不該只是專注於提升再生能源發(fā)電的容量,與之對應(yīng)的電網(wǎng)配套更為重要!估計電力業(yè)者為了供應(yīng)「足夠所需的再生能源量能」,以及與之匹配的「輸/配電和儲能系統(tǒng)」成本比例應(yīng)為55:45,也就是代表從今直到本世紀中葉,每年投資在電網(wǎng)與儲能的資金應(yīng)超過1.1兆美元。
然而,依國際能源署(International Energy Agency)統(tǒng)計,目前全球每年在電網(wǎng)上支出僅約2,600億美元,不僅遠遠低於需求,以及各國對於石油和天然氣的投資,至今全球仍有約62%電力來自於化石燃料,期盼取而代之的再生能源則因間歇發(fā)電特性和所在地點偏遠,勢必要斥資布建更為強韌、龐雜的連接電網(wǎng)與儲能系統(tǒng),造成營運商內(nèi)部成本水漲船高;外部還有地方民眾對其造成生態(tài)系破壞和電磁波顧慮,使之經(jīng)常成為不受歡迎的「鄰避」設(shè)施,都是目前懸而未決的難題。
近期包括臺灣的苗栗縣頭份市、屏東縣獅子鄉(xiāng)楓林村,以及高雄市鳳山區(qū)臺南市柳營區(qū)、新營區(qū)等地都陸續(xù)出現(xiàn)儲能廠因為過度緊鄰民宅,恐有起火、爆炸或影響水土保持等疑慮,而受到民眾強烈反對。
基於再生能源的不穩(wěn)定天性,臺電則自2021年攜手民間企業(yè)打造調(diào)頻備轉(zhuǎn)輔助服務(wù)系統(tǒng)(AFC),以儲能作為穩(wěn)定電網(wǎng)的重要幫手。隨著國發(fā)會2022年宣佈將跟進2050年淨零碳排目標並規(guī)劃的12項關(guān)鍵戰(zhàn)略裡,截至2030年政府將投入近9,000億元預(yù)算,包含用於再生能源和氫能2,107億元、電網(wǎng)及儲能2,078億元。
且因應(yīng)臺灣排碳主要來自電力系統(tǒng),設(shè)置的再生能源電廠則多集中在中南部地區(qū),一旦提高其占比且大量併網(wǎng)之後,南電北送問題依舊存在,電力甚至會更不穩(wěn)定;加上經(jīng)濟部已宣告2025年再生能源發(fā)電占比僅15.7%,未達20%目標,務(wù)必同時結(jié)合儲能以確保供電平衡及提升系統(tǒng)韌性,而將2025年儲能設(shè)備建置目標由590MW增至1000MW。

圖1 : 政府截至2030年將投入近9,000億元預(yù)算,包含用於再生能源和氫能2,107億元、電網(wǎng)及儲能2,078億元。(攝影:陳念舜) |
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競逐儲能電池市場 臺灣傳產(chǎn)掌握上下游一條龍優(yōu)勢
目前國際上除了抽水蓄能以外的新型儲能技術(shù)正快速崛起,又以鋰電池為主流。因應(yīng)電動車及儲能市場爆發(fā)性成長,2030年全世界電池總需求量高達3,300GWh。包括美商電動車大廠特斯拉(Tesla)已宣佈今年Q3將在上海修建一座專為生產(chǎn)超大型商用儲能電池Megapack的超級工廠。
每臺Megapack機組所採用寧德時代研發(fā)的鋰鐵電池,約可儲存超過3MWh電力,滿足3,600戶家庭1hr的用電需求。預(yù)計該工廠在2024年Q2投產(chǎn)之後,初期規(guī)劃年產(chǎn)1萬枚Megapack電池,可儲存與供能規(guī)模近40GWh,將有助於穩(wěn)定電網(wǎng)、預(yù)防斷電,完善可持續(xù)性能源基礎(chǔ)設(shè)施。
電芯作為電池的關(guān)鍵核心,已是全球炙手可熱的必備物資,但臺灣目前仍多數(shù)仰賴進口。臺塑新智能公司今年也宣布將以節(jié)能、儲能、新能源及回收再利用等四領(lǐng)域並進,推動應(yīng)用端整合與市場滲透。包括透過子公司「臺塑尖端能源」投資超過160億元於彰濱工業(yè)區(qū),建立全臺最大5GWh磷酸鋰鐵電芯廠自動化生產(chǎn),進而串起完整自製電池產(chǎn)業(yè)鏈,走向垂直整合的高效能經(jīng)營模式。
讓臺廠既不必耗時苦等進口電芯來生產(chǎn)電池模組,也期盼用來取代鉛酸電池,為電動車及儲能案場提供品質(zhì)安全、來源穩(wěn)定又環(huán)保節(jié)能的鋰鐵電芯;同時加速投入研究固態(tài)電池等新能源;結(jié)盟南韓電池回收技術(shù)及臺灣汰役電池再利用等計畫,建構(gòu)自給自足的低碳能源系統(tǒng)。若能藉此將一套居家儲能系統(tǒng)價格控制在10萬元以下、使用7~10年,可望促使家庭節(jié)電和舒緩全臺用電高峰的用電量,確保臺灣資訊、經(jīng)濟、國安無虞。
在臺灣以高耗能水泥起家的臺泥集團,則順應(yīng)全球低碳能源風潮,除了積極改善水泥本業(yè)能耗以外,更投入創(chuàng)能、輸能(三元鋰電池)、儲能共3大新能源價值鏈核心。包括2021年透過子公司臺泥儲能,以1.32億歐元(約合當時新臺幣44.7億元),收購歐洲Engie EPS儲能公司60.48%股權(quán),並更名為NHOA之後,順利掌握先進的電池儲能系統(tǒng)、電動車快充裝置、智慧電網(wǎng)及氫能等多項專利技術(shù),成為臺泥發(fā)展儲能的利器。
例如當時臺灣市場的單座儲能櫃電力約是1.5~2MW,而NHOA同級產(chǎn)品可達5.3~6MW,單位體積容量增加3倍、效能大幅提升,協(xié)助臺泥在儲能領(lǐng)域佈局實力大增。2021年在臺泥能源彰濱廠啟用臺灣首座大型儲能系統(tǒng)設(shè)置容量為5MW,並提供自動頻率控制調(diào)頻備轉(zhuǎn)輔助服務(wù)(AFC),不僅協(xié)助臺電提升電力穩(wěn)定性,也有助於提升臺灣能源轉(zhuǎn)型自製實力。

圖2 : 因應(yīng)電動車及儲能市場爆發(fā)性成長,美商電動車大廠特斯拉(Tesla)今年Q3將在上海修建一座專為生產(chǎn)超大型商用儲能電池Megapack的超級工廠。(source:Tesla) |
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採多元儲能方案 納電力輔助服務(wù)交易平臺
值得一提的是,未來臺灣在推動淨零碳排的儲能項目時,除了應(yīng)重視與再生能源、電網(wǎng)的搭配,儲能裝置愈多愈好。進而促使民間企業(yè)投入?yún)⑴c臺電的「電力輔助服務(wù)市場交易平臺」,提供電力系統(tǒng)調(diào)頻備轉(zhuǎn)服務(wù),除了協(xié)助臺電穩(wěn)定供電之外,也能為企業(yè)創(chuàng)造更大、更長久且穩(wěn)定的收益。
目前提供業(yè)界整合電池技術(shù)與儲能系統(tǒng)應(yīng)用的熙特爾新能源公司自2017年成立以來,即強調(diào)不以單一系統(tǒng)應(yīng)對所有案場,而是憑藉深度客製化的電池模組設(shè)計、電源管理技術(shù)與負責的營運態(tài)度,可針對不同企業(yè)客戶適時適地配置相對應(yīng)的設(shè)備、量身設(shè)計與製造電池(力)系統(tǒng),並規(guī)劃兼具效率、性能與安全的一站式能源解決方案。
囊括從案源開發(fā)、案場設(shè)計到工程統(tǒng)包的規(guī)劃、採購、建置和設(shè)備維運管理都能一手包辦服務(wù)的儲能系統(tǒng),應(yīng)用領(lǐng)域包含併網(wǎng)型儲能電廠(臺電輔助服務(wù)),以滿足用電大戶及RE100企業(yè)的各式儲能需求,在有限時間內(nèi)快速完成設(shè)計與部署、提供即時技術(shù)服務(wù),確保能源方案可配合案場建置時程順利上線。
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近期還積極導(dǎo)入BIM建築資訊模型(Building Information Modeling),透過不斷與各產(chǎn)業(yè)交流、聯(lián)盟,尋求自我突破。原訂自行開發(fā)軟硬體,卻發(fā)現(xiàn)等待獲得安全認證、建立知名度與尋找經(jīng)費來源等前期實務(wù)均須投入大量時間與精力,造成新創(chuàng)企業(yè)極大挑戰(zhàn),所以選擇攜手法商施耐德電機合作,依客戶需求快速打造最適合的軟硬體解決方案、經(jīng)得起驗證的服務(wù),展現(xiàn)出團隊快速創(chuàng)新的核心競爭力,進而協(xié)助企業(yè)降低營運成本、兼顧環(huán)境永續(xù)。
熙特爾新能源總經(jīng)理陳伯勳表示:「藉由與全球化、生態(tài)系完整的產(chǎn)業(yè)龍頭施耐德電機合作,我們可以快速針對客戶需求打造最適合的軟硬體解決方案與經(jīng)得起驗證的服務(wù),展現(xiàn)出團隊快速創(chuàng)新的核心競爭力。進而協(xié)助企業(yè)降低營運成本、兼顧環(huán)境永續(xù)。」經(jīng)過大量採用施耐德電機先進的物聯(lián)網(wǎng)科技與穩(wěn)定的軟硬體生態(tài)系帶來的垂直整合效益,也能協(xié)助顧客打造客製化模組、減少軟硬體平臺的適配時間,強化產(chǎn)品競爭力和提升服務(wù)品質(zhì)。
例如採取一條龍模式整合軟硬體,部署施耐德電機的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可程式邏輯/運動控制器 Modicon M262,以管理儲能系統(tǒng)裡的電池狀態(tài)同時監(jiān)測消防與濕度;運用BLUE Open Studio(B.O.S.)SCADA監(jiān)控系統(tǒng),將各式數(shù)據(jù)圖形化方式呈現(xiàn);並透過連網(wǎng)控制平臺EcoStruxure Power Monitoring Expert,完整監(jiān)控、分析臺電供電狀況與廠區(qū)能源使用情形。熙特爾藉此建構(gòu)出視覺化的案場狀態(tài),較原始數(shù)據(jù)更加直觀容易理解,不僅降低工程人員的學(xué)習成本,也獲得顧客正面反饋。
基於儲能系統(tǒng)需即時監(jiān)測電網(wǎng)狀況並做出響應(yīng),先進讀表/電表 PowerLogic ION9000可精確且快速的量測電力系統(tǒng)的頻率、電壓、電流等訊息,其效能更勝臺電要求的0.01Hz及每秒10筆的讀值,使得熙特爾能源管理系統(tǒng)能主動提前掌握趨勢變化,受到臺灣多數(shù)儲能案場採用。
且在挑選零組件與平臺時,熙特爾也非常注重產(chǎn)品須符合國際與臺灣的安規(guī)驗證及資安要求,施耐德電機各項產(chǎn)品不僅獲得世界級的完整安規(guī)認證,也在網(wǎng)路資訊安全維護上具備良好根基、得以確保儲能系統(tǒng)安全運行。
尤其儲能系統(tǒng)不僅須24小時運作、規(guī)劃維運10年以上,施耐德電機旗下產(chǎn)品也以高穩(wěn)定性著稱,同時擁有豐富且完整的上下游產(chǎn)品,能協(xié)助企業(yè)輕鬆維護進而銜接未來的拓展計畫。目前規(guī)劃引進長時間、分散式儲能的大型不斷電系統(tǒng)(UPS),以支援保全、消防等環(huán)境監(jiān)測需求;導(dǎo)入中壓室內(nèi)真空斷路器(VCB)及空氣斷路器(ACB)等安全可靠的數(shù)位配電系統(tǒng),並結(jié)合EcoStruxure 工業(yè)擴增實境顧問,協(xié)助工作人員運用行動裝置的擴增實境(AR)快速上手並操作儀器。未來熙特爾還將進一步擴大與施耐德電機合作,並著重在強化案場的電力備援、增加物聯(lián)網(wǎng)感測器與提升雲(yún)端監(jiān)控能力。

圖3 : 熙特爾新能源總經(jīng)理陳伯勳表示,藉由與施耐德電機合作,可以快速針對客戶需求打造最適合的軟硬體解決方案與經(jīng)得起驗證的服務(wù)。(source:施耐德電機) |
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自終端應(yīng)用向上追溯 看好充電服務(wù)延伸儲能商機
如今除了電池之外,就連充電樁和電動車其實也可以是另一種形式的儲能裝置,只要透過適當整合調(diào)度,並關(guān)注更多元系統(tǒng)及設(shè)備的安全規(guī)範,便有機會形成智慧電網(wǎng)或虛擬電廠。工研院協(xié)理暨車輛電能補充聯(lián)盟主席胡竹生表示:「因應(yīng)全球運具電動化趨勢,國際汽車廠也積極發(fā)展電動車產(chǎn)業(yè),針對電能與電網(wǎng)之間,雙向充電的國際規(guī)範導(dǎo)入,將有助於臺灣後續(xù)建立電動充電樁場域的電力調(diào)節(jié)及與綠電環(huán)境等配合,可建立另一個移動式儲能大系統(tǒng)。」
例如裕隆集團旗下的裕融企業(yè)宣示今年將由甫成立子公司「新鑫電力」擔綱,全力衝刺新能源事業(yè),加速擴充再生能源售電市場。估計今年僅光電儲能及配電等設(shè)備投資金額就超過50億元,即將啟動首座dReg儲能案場與售電事業(yè),並計劃下半年投入臺電電力交易平臺,將打造從發(fā)電、儲能到售電事業(yè)一條龍業(yè)務(wù)整合的價值鏈。
和泰集團則透過旗下新成立「和潤電能」公司,截至去年為止累積簽約容量已突破100MW,今年二月再成立「和潤電力」,同樣是看好可售電給臺電和其他企業(yè)商機,預(yù)估3年內(nèi)電能事業(yè)將有爆發(fā)性成長;同時新成立「充壩技術(shù)服務(wù)公司」,多元布局創(chuàng)能、充能、儲能事業(yè),將衝刺今年度達200MW新目標。

圖4 : 和泰集團透過旗下新成立「和潤電能」公司,看好可售電給臺電和其他企業(yè)商機,預(yù)估3年內(nèi)電能事業(yè)將有爆發(fā)性成長。(攝影:陳念舜) |
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此外,創(chuàng)新能源服務(wù)及虛擬電廠(Virtual Power Plant, VPP)供應(yīng)商義電智慧能源(Enel X)隸屬世界前三大電力公司Enel 集團旗下,是全球最大電網(wǎng)業(yè)者、民營再生能源與售電業(yè)者,掌握全球共有超過8.5GW的需量反應(yīng)服務(wù)聚合量。
目前Gogoro Network約占義電虛擬電廠超過20%以上的需量反應(yīng),並參與臺電電力交易平臺的電力輔助服務(wù),支援電網(wǎng)平衡與穩(wěn)定運作。並計劃於今年中擴充整合臺灣逾1,000個Gogoro Network電池交換站點、2,500座機臺,發(fā)表全球首個整合虛擬電廠與電池交換能源網(wǎng)路的成功商轉(zhuǎn)範例,將充電站與電池作為電力系統(tǒng)備援的願景。

圖5 : Enel X虛擬電廠聚合Gogoro Network電池交換站的電能負載,參與臺電電力交易平臺的輔助服務(wù)。(source:Enel X) |
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Enel X將根據(jù)臺灣的電網(wǎng)實際需求,在發(fā)電量因故不穩(wěn)時能藉由虛擬電廠,提供臺電電網(wǎng)的需量反應(yīng)。當電網(wǎng)失衡時的用電負載增加,Gogoro Network電池交換站將隨時接受虛擬電網(wǎng)調(diào)度,安全降載、暫停充電來維持供電平衡;或在必要時,將電池中儲存的電力反饋至電網(wǎng),且不影響車主的換電使用,達到更即時、有效的能源平衡管理。倘若電網(wǎng)恢復(fù)平衡之後,Enel X虛擬電廠也會向Gogoro Network發(fā)送指令,使其電池交換站恢復(fù)一般用電。
臺電總經(jīng)理王耀庭表示:「透過在臺灣能源市場上最大的虛擬電廠Enel X聚合Gogoro Networ電池交換站的電能負載,已由先前的前導(dǎo)測試計畫擴大到實現(xiàn)商業(yè)化落地,並拓展至逾 1,000個 Gogoro Network電池交換站點,將是業(yè)界參與臺電電力輔助服務(wù)交易平臺,管理最多分散式電力資源,提高電力使用效率的重要里程碑。」
我們期許更多企業(yè)透過像Enel X的電力聚合商加入,而成為電力產(chǎn)銷者,協(xié)助推動城市穩(wěn)定電網(wǎng)平衡與運作,為企業(yè)與分散式資源積極投入臺灣電力市場樹立新典範,臺電也會提供獎勵金,推估未來電力共享經(jīng)濟商機將上看新臺幣百億元規(guī)模。」\
**刊頭圖(source:pexels.com)