儲能系統迎暴漲期,多種技術比一比

發佈日期: 2017 年 03 月 20 日 12:06 | 作者: | 分類: 產業資訊

特斯拉(Tesla)執行長Elon Musk發下豪語要在百日內透過設置太陽能與儲能系統來解決南澳的用電問題,為儲能系統的發展打開新章。特斯拉的儲能系統以鋰離子電池為主要技術,其他如液流電池、鈉硫電池等都是常見的儲能形式。本文將進行簡單的整理與比較。

主流技術:鋰離子電池

鋰離子電池是目前市面上最常見的儲能技術,廣泛應用於各種個人電子產品、行動裝置乃至於電動車之車載電池。特斯拉與日本Panasonic共同在美國內華達州所設置的電池工廠Gigafactory就以生產鋰離子電池為主;而這項技術也有LG Chem、Samsung SDI、比亞迪等知名公司投入較大規模的研發生產。

鋰電池的優點是能量密度較高,可達200~500Wh/L;缺點是充放電性能相對較弱(例如:較不耐過充、循環使用有一定年限等),且結構與電路組成複雜,成本也比較高,較不利大規模使用。

不過,Elon Musk宣布將在南澳採用的儲能方案即是鋰電池,且預計將投資2,500萬美金設置100MWh的併網儲能系統。加上特斯拉電動車也都採用鋰電池,這項技術在領導廠商的帶動之下會如何發展仍值得關注。

其他技術

包含鋰離子電池在內,目前能見度較高的儲能技術皆以電化學儲能為主,例如:液流電池、鉛炭電池、鈉硫電池等等。

液流電池是目前已見MW級測試的儲能技術,透過氧化還原反應來進行儲能放能,循環使用壽命可長達20年,且能夠100%深度放電而不影響整體蓄電功能。液流電池常見的電解液為釩(全釩液流電池),日本住友、中國大連融科與大連化物、大力電工等都有相關的技術研發。由於其儲電量大,且使用年限長,因此被視為大規模結合風、光、微電網的潛力技術。

鉛炭電池由鉛酸蓄電池與超級電容結合演變而來,保有超級電容的快速、大量充放電功能,以及鉛蓄電池的高能量密度優點。這種技術的循環壽命較長,具低溫運作功能,安全性高而成本低,原料容易取得,是鋰電池的主要替代技術之一。

鈉硫電池的性質與鉛炭電池不同,運行溫度高達300~350度,且啟動時間長,應用上較受限制。但這種以鈉與硫分別作為陰極與陽極的技術,儲能的能量密度比鉛蓄電池高上三至四倍,體積小且可大電流、高功率充放電,仍然有一定的應用領域。

儲能系統的現在與未來

儲能系統目前主要需求來自電動車,與光伏等再生能源發電搭配的應用相對較少。一方面是因為蓄電池規模化的限制,另一方面則是由於儲能系統成本仍然過高。

電動車用電池對於蓄電池能量密度的要求較嚴苛,當蓄電量衰退到低於70%時就需汰役更換,而這大約需要五至八年的時間。因此,當電動車用電池開始出現汰役潮,就能改裝並與再生能源發電系統結合;如此一來,將能再次帶動再生能源系統的需求,進一步推動儲能系統市場規模與價格降低。

根據中國大陸「十三五」計畫的相關發展方向,中國大陸2020年的儲能市場規模可望超過130GW,相當於當年全國總發電機組1,800GW近8%。而從日本、德國等先進國家的經驗來看,儲能系統的需求未來幾年就會崛起,如今已是可以展開規劃布局的時機。

(照片來源:Wiki Commons media)

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