作  者: 林幸慈

出單位:工研院IEK

出領域:電子零組件及材料

出版日期:2009/08/25

一、再生能源發電的儲能背景

近年來隨著各國政府積極推動再生能源發電,儲能議題成為大家所關注的焦點。現階段儲能需求應來自無電網且需要隨時穩定供電的地區,如市電到不了的地方,或者是需要夜間用電或緊急用電。長期而言,隨著再生能源比例的提高,不論是併入電網,或者作為分散式供電的電力來源,皆有儲能的需求,目的是確保再生能源供電品質,防止不穩定的電力來源,造成整個電網系統的不穩定,進一還可以平滑負載電力等電力管理功能。再者,當電業自由化,在電力買賣的交易過程中,為確保供電的電力品質,保證收購容量之要求,也會成為儲能需求之一。如國再生能源發展條例於今年(2009)通過,預計2016年再生能源發電要達10GW,相較於全台用電量約35~40GW而言,屆時再生能源發電比例則會超過25%,儲能系統勢必要存在,以確保電力品質。

二、再生能源電池儲能之功能性需求

針對大型電廠所需的儲能,由於再生能源為其調配電力的來源之一,因此其儲能的需求,僅需要考量發電端再生能源不穩定、間歇性發電的特性,對電網所造成的衝擊。

而配合小型再生能源發電的儲能需求,則需考量其整體效益,如就一般電網輸配電損耗僅1~2%,而將再生能源發電透過儲能裝置使用時,以目前常用的鉛酸電池充放電過程中其損耗率高達20%;而離子電池損耗率約為10%,因此在電網普及的地區,發電最好能隨發隨用,而不是將白天的電力儲存到上在使用,如圖一所示。從成本考量,再生能源發電系統,不論是風機或是太陽能板,目前發電成本都高於市電,因此多了儲能裝置只會提高了整體發電成本。

圖一 再生能源發電系統儲能

至於分散式供電系統中,直接由再生能源發電作為電力來源,特別是無電網偏遠地區、或落後地區,再生能源發電要能穩定供應該區域的電力,則必需要有好的儲能系統。

再者從應用端分析,儲能裝置隨電力需求大小而有不同的儲能的系統,一般而言,10kW以下的電力需求通常使用鉛酸電池,但也有在路燈等小型的再生能源系統中開始使用電池。150kW左右的電力需求則使用飛輪,但國尚處於研發階段,期初成本高;大型電力需求的儲能設備,在成本考量下,為鉛酸電池的天下,另外亦有空氣壓縮等其他技術。

從系統端來(圖二)分析,配合再生能源發電的儲能裝置,需同時考量再生能源發電特性、電池儲能的裝置環境因素及儲能設備的使用特性等。舉例來,當再生能源的發電特性為瞬間發電,則需要有瞬間充電的儲能能力,則儲能系統可運用超級電容滿足瞬間充電需求,並搭配鉛酸電池或是電池作為儲能裝置。

圖二 再生能源儲能之功能性需求

三、再生能源電池儲能國廠商發展現況

將各種電池技術運用於再生能源的儲能系統的比例仍低,如中國大陸的鉛酸電池應用於再生能源儲能比例僅占5%大部分用於汽機車上,佔有70%之多。然而在各國政府大力推動再生能源的政策下,未來再生能源儲能之商機可預期。根據前述再生能源儲能之功能性需求,以及台灣目前業發展現況(表一),超級電容、電池、鉛酸電池等技術,是台灣再生能源儲能業切入之機會。

表一 再生能源電池儲能廠商發展現況

四、結論

台灣在發展再生能源的儲能統上,可搭配目前已經發展的風力發電及太陽能業的基礎上,提供發電與儲能的整體解決方案。如在風力發電的業上,國有很好的馬達、工具機等設備技術基礎,廠商已投入中小型風機之製造;而太陽能由於國內產業鏈發展相當完整,因此台灣若能從系統到儲能整套規格整合建立,或發展直流供電之新配電系統,並以台灣市場為Test-bed,進而推廣至國外市場,為台灣再生能源業及電池業帶來一番新契機。

 

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