《再生能源发展条例》修法通过后,为台湾再生能源多样发展制定更明确的方向,目标2025年推广总量达27 GW。为能有效提高再生能源占比、实现目标,台达指出,储能系统若与再生能源配套,将能因应再生能源供电的先天限制,作为辅助服务维持电网供电稳定。

相较于传统机组消耗化石燃料、造成碳排放及污染问题,再生能源不产生碳排放,还可循环再生、自主性高,但缺点是运转时间受天候限制,难以维持稳定发电,无论是发电强度或时间点等可控性都不比传统机组,对电网冲击较大,而且平均成本也相对较高。
台达资深副总裁暨乾坤科技董事长刘春条表示,再生能源供电有时间性、间歇性和波动性等先天限制,好比说太阳只有白天出现,冬天和夏天的日照时间也不同;或是晚上用电离峰时间的风特别大,发电量过多也可能发生电网烧掉的情形。如果搭配储能设备就能充分使用电力、与再生能源协同供电,必要时将电回送电网,也减少传统机组的燃料消耗与污染排放。
台达资深副总裁暨乾坤科技董事长刘春条
以目前台湾的用电形态来看,工业用电的占比就超过五成。政府在《再生能源发展条例》修法中制定“用电大户条款”,针对契约容量大于5 MW的用电大户,要求设置一定设备容量的再生能源发电设备或储能设备,或以购买绿电凭证、缴纳代金的方式代替。用电大户主要产业为石化、塑化、钢铁、半导体、面板、电子信息等产业,估计将有500多个电号、300多家企业受到影响。
台达储能组件业务处协理陈锦明提到,用电大户构建一定比率的再生能源,是最好也是最积极有效的作为,只是再生能源的构建有相当的土地面积需求,取得不易,以地理条件来说又以中南部更有机会,但要在2025年达到再生能源占比20%目标并不容易。储能设备则会是个可行的方案,尤其占地面积相对较小、构建时间短,而且反应快速、自主性高,又可双向操作,不仅能快速提升再生能源构建比率,也不会对电网造成冲击,协助稳定用电安全。
储能系统有相当多样的应用场景,主要应用模式包括负载转移、削峰填谷以及需量反应。陈锦明说明,所谓的负载转移就好比说将白天用剩的绿电存储起来,转移到晚上或其他时间使用;针对间歇性运转的高变动用电模式,以储能系统放电取代偶发性的尖峰用电,削峰填谷降低市电契约容量以达节费目的;至于需量反应则是针对平缓用电模式,借由离峰充电、尖峰放电参与台电辅助服务并取得服务收入,提高投资报酬率。
台达储能组件业务处协理陈锦明
台达借由在子公司乾坤科技所设置的案场,展示实际设备的储能解决方案,包括电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)、功率调节系统(Power Conditioning System,PCS)、能源管理系统(Energy Management System,EMS)等三大子系统。
设置于乾坤科技的集装箱型锂电池储能系统,从电池芯、电池模块,到储能集装箱、功率调节系统、控制器等均由台达自主开发,在海内外已有数个电网型案场实际运行,经过多年运转、调适与验证,状态表现已相当稳定。
系统中最关键的零部件就是两个40英尺储能集装箱,集装箱中采用技转自日本三菱重工的锂离子电池,并以冷冻柜作为框架,借由组合电子机构使单一储能系统达1,500度电的设备容量、250 kW功率,而由于现场共设置两个储能集装箱,所以共可提供3,000度电、500 kW功率;全功率输出时约可支持5到6小时备援电力,可调配厂区尖峰离峰用电,或在遇到紧急断电时作为备用电力不断电,取代以往柴油发电机,达到低噪音低污染电力使用。


集装箱型锂电池储能系统
冷冻柜有良好的隔热性,也设有空调维持电池温度在稳定区间,能大幅延长电池寿命。同时也构建消防系统,一旦发生火灾就会即时快速灭火。台达表示,针对如此高压大电流的设备,所有设计考量中第一优先的就是安全性。目前该储能集装箱已取得两个美国专利、一个台湾专利和日本专利。
除了储能集装箱,现场也使用台达自主开发的125 kW户外型PCS,采用四台并联,对电力进行双向交直流转换。此外,案场中还设置EMS,会依据电网控制器读取电表信息与当下负载情况,对PCS和ESS充放电下达指令。

四台PCS及低压配电盘箱体
从画面可看到目前储能系统运行的即时状况,包括即时充放电功率、即时蓄电量、累计充电量与放电量,还有厂区电网瞬时功率以及电网累计电量。从晚间11点离峰用电时间开始,就会用一部分电力为储能系统充电,一直到早上7点左右会充到一定程度电量,接着从上午10点半起放电,降低尖峰用电时的市电用量。

台达目前针对工商业应用提供100 kW至MW等级的储能系统解决方案,从室内外50 kWh储能机柜到MWh等级的集装箱储能,应用场景包括卖场、综合大楼、机场、车站,或是制造业、微电网等大型场景应用,10 MW以上电网等级方案则适用于发电厂、输配电所。
“储能系统跟再生能源不是竞争关系,而是相辅相成,”陈锦明强调,储能系统是再生能源发展里的必要辅助设施。当再生能源占比提高,如果没有一定程度的储能系统搭配,发展上的稳定性也会受限,因此需要政府政策引导,若再生能源搭配储能系统配套,相信将对未来发展更有帮助。
(首图、图片来源:《科技新报》摄)