穩定電網安全、提高用電效率,台達:儲能系統是再生能源必要輔助設施

發佈日期: 2019 年 12 月 03 日 10:16 | 作者: | 分類: 產業資訊

《再生能源發展條例》修法通過後,為台灣再生能源多元發展訂定更明確的方向,目標 2025 年推廣總量達 27 GW。為能有效提高再生能源占比、實現目標,台達指出,儲能系統若與再生能源配套,將能因應再生能源供電的先天限制,做為輔助服務維持電網供電穩定。

相較於傳統機組消耗化石燃料、造成碳排放及污染問題,再生能源不產生碳排放,還可循環再生、自主性高,但缺點是運轉時間受天候限制,難以維持穩定發電,無論是發電強度或時間點等可控性都不比傳統機組,對電網衝擊較大,而且平均成本也相對較高。

台達資深副總裁暨乾坤科技董事長劉春條表示,再生能源供電有時間性、間歇性和波動性等先天限制,好比說太陽只有白天出現,冬天和夏天的日照時間也不同;或是晚上用電離峰時間的風特別大,發電量過多也可能發生電網燒掉的情形。如果搭配儲能設備就能充分使用電力、與再生能源協同供電,必要時將電回送電網,也減少傳統機組的燃料消耗與污染排放。

▲ 台達資深副總裁暨乾坤科技董事長劉春條

以目前台灣的用電型態來看,工業用電的占比就超過五成。政府在《再生能源發展條例》修法中制定「用電大戶條款」,針對契約容量大於 5 MW 的用電大戶,要求設置一定裝置容量的再生能源發電設備或儲能設備,或以購買綠電憑證、繳納代金的方式代替。用電大戶主要產業為石化、塑化、鋼鐵、半導體、面板、電子資訊等產業,估計將有 500 多個電號、300 多家企業受到影響。

台達儲能元件事業處協理陳錦明提到,用電大戶建置一定比率的再生能源,是最好也是最積極有效的作為,只是再生能源的建置有相當的土地面積需求,取得不易,以地理條件來說又以中南部更有機會,但要在 2025 年達到再生能源占比 20% 目標並不容易。儲能設備則會是個可行的方案,尤其占地面積相對較小、建置時間短,而且反應快速、自主性高,又可雙向操作,不僅能快速提升再生能源建置比率,也不會對電網造成衝擊,協助穩定用電安全。

儲能系統有相當多樣的應用情境,主要應用模式包括負載轉移、削峰填谷以及需量反應。陳錦明說明,所謂的負載移轉就好比說將白天用剩的綠電儲存起來,移轉到晚上或其他時間使用;針對間歇性運轉的高變動用電模式,以儲能系統放電取代偶發性的尖峰用電,削峰填谷降低市電契約容量以達節費目的;至於需量反應則是針對平緩用電模式,藉由離峰充電、尖峰放電參與台電輔助服務並取得服務收入,提高投資報酬率。

▲ 台達儲能元件事業處協理陳錦明

台達藉由在子公司乾坤科技所設置的案場,展示實際裝置的儲能解決方案,包括電池儲能系統(Battery Energy Storage System,BESS)、功率調節系統(Power Conditioning System,PCS)、能源管理系統(Energy Management System,EMS)等三大子系統。

設置於乾坤科技的貨櫃型鋰電池儲能系統,從電池芯、電池模組,到儲能貨櫃、功率調節系統、控制器等均由台達自主開發,在國內外已有數個電網型案場實際運行,經過多年運轉、調適與驗證,狀態表現已相當穩定。

系統中最關鍵的零組件就是兩個 40 呎儲能貨櫃,貨櫃中採用技轉自日本三菱重工的鋰離子電池,並以冷凍櫃做為框架,藉由組合電子機構使單一儲能系統達 1,500 度電的裝置容量、250 kW 功率,而由於現場共設置兩個儲能貨櫃,所以共可提供 3,000 度電、500 kW 功率;全功率輸出時約可支持 5 到 6 小時備援電力,可調配廠區尖峰離峰用電,或在遇到緊急斷電時做為備用電力不斷電,取代過往柴油發電機,達到低噪音低污染電力使用。

▲ 貨櫃型鋰電池儲能系統

冷凍櫃有良好的隔熱性,也設有空調維持電池溫度在穩定區間,能大幅延長電池壽命。同時也建置消防系統,一旦發生火災就會即時快速滅火。台達表示,針對如此高壓大電流的設備,所有設計考量中第一優先的就是安全性。目前該儲能貨櫃已取得兩個美國專利、一個台灣專利和日本專利。

除了儲能貨櫃,現場也使用台達自主開發的 125 kW 戶外型 PCS,採用四台併聯,對電力進行雙向交直流轉換。此外,案場中還設置 EMS,會依據電網控制器讀取電表資訊與當下負載情況,對 PCS 和 ESS 充放電下達指令。

▲ 四台 PCS 及低壓配電盤箱體

從畫面可看到目前儲能系統運作的即時狀況,包括即時充放電功率、即時蓄電量、累計充電量與放電量,還有廠區電網瞬時功率以及電網累計電量。從晚間 11 點離峰用電時間開始,就會用一部分電力為儲能系統充電,一直到早上 7 點左右會充到一定程度電量,接著從上午 10 點半起放電,降低尖峰用電時的市電用量。

台達目前針對工商業應用提供 100 kW 至 MW 等級的儲能系統解決方案,從室內外 50 kWh 儲能機櫃到 MWh 等級的貨櫃儲能,應用場域包括賣場、綜合大樓、機場、車站,或是製造業、微電網等大型場域應用,10 MW 以上電網等級方案則適用於發電廠、輸配電所。

「儲能系統跟再生能源不是競爭關係,而是相輔相成,」陳錦明強調,儲能系統是再生能源發展裡的必要輔助設施。當再生能源占比提高,如果沒有一定程度的儲能系統搭配,發展上的穩定性也會受限,因此需要政府政策引導,若再生能源搭配儲能系統配套,相信將對未來發展更有助益。

(合作媒體:科技新報。首圖、圖片來源:科技新報

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