臺(tái)灣儲(chǔ)能需求主要源於能源轉(zhuǎn)型趨勢(shì)，以及對(duì)於電力穩(wěn)定的考量。
目前，電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，特別是鋰電池，是臺(tái)灣最常見(jiàn)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。
家用儲(chǔ)能也可提升用戶綠能比例，並且增進(jìn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定度和可靠度。
臺(tái)灣的儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)展近年來(lái)已有顯著的進(jìn)步。根據(jù)資料顯示，臺(tái)灣的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)商機(jī)上看2,800億元，並且在2023年已經(jīng)安裝有150 MW的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（BESS），透過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)快速調(diào)度電力，可阻擋600 MW等級(jí)的跳電事故，也說(shuō)明了BESS發(fā)揮輔助電網(wǎng)、穩(wěn)定電力的關(guān)鍵效果。
儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。主要功能性在於可提供快速調(diào)節(jié)電能，並進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移或儲(chǔ)存再生能源輸出之電能，提供給臺(tái)電進(jìn)行調(diào)度、用戶端負(fù)載與再生能源發(fā)電設(shè)施間之實(shí)、虛功率調(diào)節(jié)，並降低電網(wǎng)於尖峰用電時(shí)期之供電量。
臺(tái)灣儲(chǔ)能技術(shù)
儲(chǔ)能技術(shù)依據(jù)能源的利用方式分類(lèi)，主要有機(jī)械、電化學(xué)、化學(xué)、電氣、熱或混合系統(tǒng)類(lèi)型。再根據(jù)其形成和組成材料，將系統(tǒng)分為各種類(lèi)型。臺(tái)灣在儲(chǔ)能系統(tǒng)方面的需求主要源於能源轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)，以及對(duì)於電力供應(yīng)穩(wěn)定性的考量。以下是臺(tái)灣在儲(chǔ)能系統(tǒng)方面的需求和應(yīng)用的一些重要觀點(diǎn)：
目前，電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，特別是鋰電池，是臺(tái)灣最常見(jiàn)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。這類(lèi)系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間快，能有效地平衡電網(wǎng)的供需差異，並且可以在再生能源（如太陽(yáng)能和風(fēng)能）產(chǎn)生大量電力時(shí)儲(chǔ)存電能，並在需要時(shí)釋放。
面對(duì)未來(lái)對(duì)於電力的需求，現(xiàn)階段臺(tái)灣已經(jīng)開(kāi)始建設(shè)大型的儲(chǔ)能系統(tǒng)，這些系統(tǒng)主要用於穩(wěn)定電網(wǎng)，防止大規(guī)模停電等事故。例如，2023年時(shí)，臺(tái)灣已經(jīng)安裝有150 MW的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（BESS），這些系統(tǒng)在電力輸出能力瞬間下降640 MW的情況下，可以透過(guò)快速調(diào)度電力，阻擋600 MW等級(jí)的跳電事故。
另外，隨著電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)的發(fā)展，家用充電和儲(chǔ)能的需求也在增加。家用儲(chǔ)能系統(tǒng)可以提升用戶綠能自發(fā)自用的比例，並且在大電網(wǎng)供電品質(zhì)不佳的區(qū)域，可以大大增進(jìn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定度和可靠度。
隨著能源供應(yīng)走向多元化、區(qū)域化的趨勢(shì)，傳統(tǒng)中央電網(wǎng)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)域微電網(wǎng)和智慧微電網(wǎng)。在這種情況下，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以作為微電網(wǎng)的一部分，提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。
電池儲(chǔ)能系統(tǒng)三大設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
接著來(lái)看一下在儲(chǔ)能市場(chǎng)中不可或缺的再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)。德州儀器的技術(shù)文獻(xiàn)指出，太陽(yáng)能與風(fēng)電將再生能源引進(jìn)電網(wǎng)，但供應(yīng)面和需求面上的不平衡狀態(tài)，卻對(duì)充分利用這類(lèi)能源造成重大限制。雖然太陽(yáng)能在中午相當(dāng)充足，但此時(shí)的需求卻不夠高，因此消費(fèi)者需對(duì)每瓦特電量支付較多費(fèi)用。
適用於公共事業(yè)規(guī)模、住家以及商業(yè)與工業(yè)情境的儲(chǔ)能系統(tǒng)（ESS）應(yīng)用，在白天可從如太陽(yáng)能與風(fēng)等再生來(lái)源取得能源，並在需求或電網(wǎng)電價(jià)偏高時(shí)輸送所儲(chǔ)存的這類(lèi)能源。ESS 可儲(chǔ)存能源以供在尖峰時(shí)段使用，因此可穩(wěn)定電網(wǎng)並降低能源費(fèi)用。
德州儀器也指出，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（BESS）是最受歡迎的 ESS 類(lèi)型之一，而與該系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)包括安全使用；準(zhǔn)確監(jiān)控電池電壓、溫度與電流；以及在電池芯與電池組之間具備強(qiáng)大的平衡功能。
【挑戰(zhàn) 1】安全
第一項(xiàng)挑戰(zhàn)，是在 BESS 一般超過(guò) 10 年的完整使用壽命期間，維持電池安全。BESS 應(yīng)用通常使用鋰離子電池，具體來(lái)說(shuō)是磷酸鐵鋰電池。若電壓、溫度和電流超過(guò)鋰離子電池的最大限制，則其容易冒煙、著火或爆炸，因此監(jiān)控電池的電壓、溫度和電流資料以及保護(hù)措施格外重要。電池管理系統(tǒng)會(huì)收集上述所有電池資訊，並在任何參數(shù)超過(guò)指定範(fàn)圍時(shí)，保護(hù)電池免於進(jìn)行充電與放電。因此，您應(yīng)考量並分析電池故障與電池管理系統(tǒng)故障的可能性。
【挑戰(zhàn) 2】準(zhǔn)確的電池監(jiān)控
準(zhǔn)確的電池資料可確保安全並達(dá)到最高的能量。有鑑於磷酸鐵鋰的充電與放電曲線具有廣泛的平坦區(qū)域，因此即使是微小的電池芯電壓量測(cè)錯(cuò)誤，也可能導(dǎo)致發(fā)生重大的剩餘容量錯(cuò)誤，所以為了準(zhǔn)確估計(jì)充電狀態(tài)，準(zhǔn)確的電池電壓與電池組電流量測(cè)至關(guān)重要。準(zhǔn)確的充電狀態(tài)資訊是避免電池芯平衡發(fā)生錯(cuò)誤的關(guān)鍵，過(guò)度充電和過(guò)度放電都可能對(duì)最高的可用電池能量造成損害。
另一個(gè)重要的量測(cè)為溫度。大部分電池著火與爆炸意外的肇因都是電池?zé)崾Э亍榱诉M(jìn)行 ESS 充電狀態(tài)監(jiān)控，準(zhǔn)確且可靠的電流量測(cè)解決方案也是不可或缺的要素。
【挑戰(zhàn) 3】電池芯與電池組的平衡功能
由於負(fù)載變化，電池組消耗電流的速率可能各有不同。前述變化會(huì)導(dǎo)致電池組剩餘能量間出現(xiàn)不平衡，並降低 ESS 整體的最高可用能量。新電池芯間的不一致性，以及不同的熱冷卻條件，也可能在不同電池芯間造成不平衡，即使其位於同一電池組中也不例外。被動(dòng)平衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)透過(guò)電阻器消耗電池能量，因此不建議用於進(jìn)行電池組層級(jí)的平衡，因?yàn)槠鋾?huì)產(chǎn)生過(guò)多功耗並造成電池組溫度升高。
電池組不平衡的情況會(huì)隨著產(chǎn)品使用壽命經(jīng)過(guò)而惡化，且如同先前所述，ESS 的壽命可長(zhǎng)達(dá) 10 年以上。在 10 年期間，部分電池組老化的速度可能比其它電池組快，迫使使用者須更換老化的電池組。若缺乏強(qiáng)大的電池組層級(jí)平衡電路，那麼人員必須對(duì)新電池組進(jìn)行充電或放電的量，幾乎等同於 ESS 其餘電池組的能量。但即使如此，這麼做的風(fēng)險(xiǎn)極高，因?yàn)檫@是困難、成本高昂且消耗人力的作業(yè)。
電池芯不平衡也會(huì)受到電池芯容量影響。電池製造商正在開(kāi)發(fā)容量更大的電池芯，從280 Ah 至314 Ah，甚至到560 Ah 等，以將 ESS 整體的美元/每千瓦時(shí)能源成本最佳化。具有較大容量電池芯的電池組，需要較大的有效平衡電流，讓電池組內(nèi)的電池芯可持續(xù)提供相同能量。
德州儀器認(rèn)為，安全且可靠的電池管理系統(tǒng)可降低對(duì)鋰離子和磷酸鐵鋰電池安全的疑慮，並且可透過(guò)良好設(shè)計(jì)的保護(hù)措施，協(xié)助延長(zhǎng) ESS 使用壽命，即使在單一裝置發(fā)生故障的情況下也不例外。準(zhǔn)確的資料感測(cè)以及電池組和電池芯層級(jí)平衡功能，有助於以同等的容量進(jìn)行充電與放電，並充分利用太陽(yáng)能與其它再生能源的能源，最終將可讓終端使用者獲得安全、穩(wěn)定且低成本的再生能源。
| 圖一 : 德州儀器指出電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的三大設(shè)計(jì)挑戰(zhàn) |
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Fluence攜手東元打造龍?zhí)秲?chǔ)能系統(tǒng)
Fluence攜手東元電機(jī)打造桃園龍?zhí)冻邏鹤冸娝?0 MW（萬(wàn)瓩）/80 MWh（萬(wàn)瓩時(shí)）儲(chǔ)能系統(tǒng)，目前已經(jīng)完成建置並正式啟用。桃園龍?zhí)秲?chǔ)能系統(tǒng)為目前臺(tái)電於全臺(tái)自建規(guī)模最大的儲(chǔ)能案場(chǎng)，案場(chǎng)建置完成後的總儲(chǔ)電等同於近8,000戶家庭的日平均用電量，占臺(tái)電自建儲(chǔ)能容量37.5%，為臺(tái)灣淨(jìng)零轉(zhuǎn)型的一大里程碑。
Fluence亞太地區(qū)總裁Jan Teichmann表示，F(xiàn)luence擁有超過(guò)15年國(guó)際大規(guī)模儲(chǔ)能案場(chǎng)建置經(jīng)驗(yàn)，憑藉Fluence團(tuán)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，並結(jié)合東元集團(tuán)在大型儲(chǔ)能系統(tǒng)建置領(lǐng)域的專業(yè)實(shí)力，共同以高效、高品質(zhì)的技術(shù)和服務(wù)交付此項(xiàng)極具指標(biāo)性的儲(chǔ)能案場(chǎng)，更體現(xiàn)了我們對(duì)臺(tái)灣能源轉(zhuǎn)型的長(zhǎng)期承諾和高度重視。
臺(tái)電桃園龍?zhí)栋笀?chǎng)屬於政府重要等級(jí)建設(shè)，未來(lái)，在離岸風(fēng)電大量導(dǎo)入臺(tái)電系統(tǒng)後，儲(chǔ)能系統(tǒng)將在電網(wǎng)穩(wěn)定性扮演關(guān)鍵角色。
| 圖二 : Fluence攜手東元電機(jī)打造桃園龍?zhí)秲?chǔ)能系統(tǒng)（圖片：臺(tái)電提供） |
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聯(lián)齊科技推表後儲(chǔ)能 提升光儲(chǔ)能效
聯(lián)齊科技透過(guò)「需量預(yù)測(cè)型AI演算法」，以人工智慧提升表後儲(chǔ)能調(diào)控效益，幫助企業(yè)拉抬綠電占比與再生能源使用率。根據(jù)實(shí)際光儲(chǔ)案場(chǎng)估算，工商業(yè)用電戶導(dǎo)入後，年度電費(fèi)效益提高17%，綠電占比也有感提升。
因應(yīng)產(chǎn)業(yè)的能源減排重心，已從低能耗設(shè)備，邁向再生能源最大化階段，聯(lián)齊科技首推表後儲(chǔ)能解決方案，協(xié)助能源案場(chǎng)催高綠電占比，佈局最適化的電力調(diào)度。聯(lián)齊科技表示，儲(chǔ)能把綠電留在電力調(diào)度的資源裡，讓AI和系統(tǒng)扮演大腦，無(wú)論是追求電費(fèi)最適化、降低超約罰金，還是綠電占比最大化，都能透過(guò)即時(shí)且精準(zhǔn)的判斷下達(dá)指令，將全場(chǎng)域資源做最有效率的安排。
聯(lián)齊科技同步發(fā)表需量預(yù)測(cè)型AI演算法，整合太陽(yáng)能預(yù)測(cè)與負(fù)載預(yù)測(cè)技術(shù)，以AI提升能源數(shù)據(jù)的判斷精準(zhǔn)度，有助提升調(diào)度效益。以實(shí)際案場(chǎng)條件推算，需量預(yù)測(cè)型AI演算法對(duì)比市面現(xiàn)行的排程調(diào)控模式，幫助用電戶有感提升節(jié)費(fèi)效益，並隨著餘電顯著下降，再生能源使用率提升近2%，也降低了市電的使用度數(shù)。聯(lián)齊科技表示，效益靠數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，而精準(zhǔn)且即時(shí)的能源數(shù)據(jù)，則讓表後儲(chǔ)能成為有效益的投資。
為了協(xié)助更多產(chǎn)業(yè)加入減排行動(dòng)，聯(lián)齊科技也推出多據(jù)點(diǎn)能源管理解決方案，讓物流、零售服務(wù)業(yè)，也能啟動(dòng)淨(jìng)零佈局，並且友善集團(tuán)化經(jīng)營(yíng)的組織架構(gòu)，讓總部、門(mén)市，都能因應(yīng)職務(wù)需求自選系統(tǒng)管理的監(jiān)測(cè)介面。
| 圖三 : 聯(lián)齊科技推表後儲(chǔ)能。圖為聯(lián)齊科技執(zhí)行長(zhǎng)顏哲淵。 |
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Fluence正式成立臺(tái)灣富安能源
為持續(xù)深耕臺(tái)灣儲(chǔ)能市場(chǎng)，F(xiàn)luence在臺(tái)正式成立子公司──臺(tái)灣富安能源有限公司（富安能源）。根據(jù)臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)部能源署最新統(tǒng)計(jì)，截至2023年底，臺(tái)灣的再生能源裝置容量累計(jì)達(dá)17,916 MW（萬(wàn)瓩），近年，再生能源裝置的數(shù)量與容量均呈現(xiàn)雙位數(shù)成長(zhǎng)。而隨著再生能源採(cǎi)用比例增加，產(chǎn)業(yè)對(duì)儲(chǔ)能應(yīng)用需求也同步成長(zhǎng)，尤其，在能源轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，儲(chǔ)能對(duì)於電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)作至關(guān)重要。Fluence自2021年起深入拓展臺(tái)灣市場(chǎng)，顯著增加在地服務(wù)量能，截至目前，F(xiàn)luence在臺(tái)灣已累積超過(guò)10個(gè)儲(chǔ)能案場(chǎng)建置經(jīng)驗(yàn)，已併網(wǎng)投入電網(wǎng)服務(wù)的容量高達(dá)170 MW。
臺(tái)灣富安能源有限公司總經(jīng)理鄒宏楷表示，富安能源將憑藉在輸電系統(tǒng)營(yíng)運(yùn)商領(lǐng)域中累積的豐富經(jīng)驗(yàn)，解決臺(tái)灣的電網(wǎng)壅塞等區(qū)域性挑戰(zhàn)。還能進(jìn)一步結(jié)合Fluence的AI數(shù)位軟體工具，協(xié)助再生能源資產(chǎn)擁有者極大化其收益，有效加速臺(tái)灣的再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。展望未來(lái)，透過(guò)確保電網(wǎng)穩(wěn)定性，儲(chǔ)能將在實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型發(fā)揮重要作用。攜手在地合作夥伴持續(xù)深耕臺(tái)灣、推動(dòng)儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)展，致力於將儲(chǔ)能技術(shù)與案場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)接軌臺(tái)灣，提升臺(tái)灣電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性，助臺(tái)灣加速實(shí)踐能源轉(zhuǎn)型，打造永續(xù)未來(lái)。
| 圖四 : 臺(tái)灣富安能源總經(jīng)理鄒宏楷 |
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工研院催生在地化釩液流電池儲(chǔ)能供應(yīng)鏈
臺(tái)灣能源要轉(zhuǎn)型，隨著再生能源占比逐漸提高以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，儲(chǔ)能系統(tǒng)便成重要關(guān)鍵，除了傳統(tǒng)的抽蓄水力及鋰電池儲(chǔ)能外，近來(lái)?yè)碛懈哌_(dá)數(shù)十年的使用壽命、安全性極高的釩液流電池也成為儲(chǔ)能新選擇。工研院與虹京金屬、新中能源科技、神盾能源等三家廠商共同合作，將同時(shí)整合臺(tái)灣儲(chǔ)能關(guān)鍵零組件、系統(tǒng)整合及能源監(jiān)控業(yè)者，打造在地化釩液流電池儲(chǔ)能供應(yīng)鏈。
工研院綠能與環(huán)境研究所副所長(zhǎng)萬(wàn)皓鵬表示，再生能源極大化是能源轉(zhuǎn)型的重中之重，儲(chǔ)能系統(tǒng)導(dǎo)入可以協(xié)助再生能源克服靠天吃飯的間歇特性，工研院在經(jīng)濟(jì)部能源署的支持下，一直扮演儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)角色。臺(tái)灣目前儲(chǔ)能系統(tǒng)多採(cǎi)用傳統(tǒng)鋰電池，雖然擁有儲(chǔ)存能量密度及轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，但安全性還是被高度關(guān)心的議題。
釩液流電池利用電解液內(nèi)的釩離子進(jìn)行重複充電或放電，充放過(guò)程並不會(huì)造成釩離子損耗，因此擁有易回收及保有長(zhǎng)壽命之優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)採(cǎi)用水系電解質(zhì)，即使大型擴(kuò)建，安全性仍很高，適合在地狹人稠的區(qū)域。
此次將透過(guò)工研院液流電池關(guān)鍵組件及系統(tǒng)整合等技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，協(xié)助臺(tái)灣廠商建立自主技術(shù)能量，期盼促成臺(tái)灣釩液流電池供應(yīng)鏈成形，加速推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
| 圖五 : 工研院催生在地化釩液流電池儲(chǔ)能供應(yīng)鏈 |
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AI彰顯儲(chǔ)能價(jià)值
人工智慧（AI）在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用也已經(jīng)開(kāi)始顯現(xiàn)其價(jià)值。由於儲(chǔ)能系統(tǒng)的資訊龐雜且數(shù)據(jù)量龐大，AI可以協(xié)助儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行智慧化運(yùn)維，提升系統(tǒng)效益。例如，AI可以根據(jù)天氣預(yù)報(bào)和歷史能源使用情況，決定何時(shí)將多餘的電力儲(chǔ)存到儲(chǔ)能系統(tǒng)。當(dāng)電力需求增加時(shí)，系統(tǒng)便可將儲(chǔ)存的電力，釋出到智慧電網(wǎng)中。
而可再生能源受日照與風(fēng)力等氣候因素影響甚大，利用AI技術(shù)可以從巨量的歷史數(shù)據(jù)幫助監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)天氣，協(xié)助電廠選址、設(shè)計(jì)，且在電廠運(yùn)行時(shí)，透過(guò)快速的回饋來(lái)調(diào)整太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電廠的發(fā)電參數(shù)，提高整體電廠的發(fā)電效率。
透過(guò)AI也可以將新、舊電池模組整合在一套儲(chǔ)電系統(tǒng)，透過(guò)人工智慧控制電池模組的放電負(fù)載，提供剛好的電壓，因此，在同樣電池條件下，AI系統(tǒng)可提高鋰電池的使用壽命，比目前傳統(tǒng)電池模組高出84%的使用時(shí)間，還能降低將近96%的能源耗損。
結(jié)語(yǔ)
臺(tái)灣在儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展上，將面臨以下幾個(gè)主要的挑戰(zhàn)。首先是民眾的安全疑慮，由於儲(chǔ)能系統(tǒng)涉及到電力儲(chǔ)存，因此民眾對(duì)於其安全性有所疑慮，這可能使得儲(chǔ)能系統(tǒng)成為鄰避設(shè)施。建置成本高且電價(jià)差小也是個(gè)問(wèn)題，由於儲(chǔ)能系統(tǒng)的建置成本相對(duì)較高，而且由於臺(tái)灣的電價(jià)差異較小，因此用戶端的投入誘因較少。此外，對(duì)於大型儲(chǔ)能系統(tǒng)的建置經(jīng)驗(yàn)，以及儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展所需要的技術(shù)整合人才，都是臺(tái)灣目前邁向儲(chǔ)能市場(chǎng)的主要挑戰(zhàn)。
展望未來(lái)，隨著臺(tái)灣再生能源的發(fā)展，儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求將持續(xù)增長(zhǎng)。預(yù)估到2030年，臺(tái)灣電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)的累積規(guī)模將達(dá)到7～8GW，總?cè)萘考s20GWh，累計(jì)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2000億臺(tái)幣。儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展不僅可以提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也將帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，創(chuàng)造出更多的商機(jī)。儲(chǔ)能技術(shù)也將與再生能源進(jìn)行整合運(yùn)用，以解決再生能源的間歇性問(wèn)題。而為了達(dá)成淨(jìng)零碳排的目標(biāo)，長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展也將成為重要的趨勢(shì)。
