目前臺(tái)灣用電大戶為了配合在2025年前完成安裝再生能源「自發(fā)自用」，同時(shí)維持電源穩(wěn)定，並可藉此饋入電網(wǎng)，節(jié)約契約用電量，進(jìn)而創(chuàng)造長(zhǎng)期穩(wěn)定的收益，自行導(dǎo)入儲(chǔ)能設(shè)備幾成為最佳選擇。又逢近年來(lái)南韓發(fā)生多起儲(chǔ)能系統(tǒng)起火事件，「他山之石，可以為錯(cuò)」，足見(jiàn)選擇合適電池與能源管理系統(tǒng)的重要性，更值得相關(guān)廠商提早曲突徙薪，以免後院失火。

因應(yīng)未來(lái)大量再生能源發(fā)電開(kāi)始被併聯(lián)於配電系統(tǒng)之後，可能造成末端電壓上升，而超過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)電壓限制的要求。在2019年通過(guò)的《再生能源發(fā)展條例》中也規(guī)定，未來(lái)臺(tái)灣用電大戶若選擇自建儲(chǔ)能設(shè)備者，必須確保電池可儲(chǔ)能2小時(shí)以上，並且在10年內(nèi)維持一定的水準(zhǔn)，才能真正有助於工廠穩(wěn)定供電。可見(jiàn)大型儲(chǔ)能技術(shù)將成為未來(lái)儲(chǔ)能應(yīng)用的重點(diǎn)，估計(jì)約有300家用電大戶受到影響，並帶動(dòng)約600億元投資，創(chuàng)造1.05GW的裝置容量。

其不僅可用於發(fā)電系統(tǒng)削峰填谷、負(fù)載調(diào)配、能量管理，簡(jiǎn)化發(fā)電計(jì)畫(huà)，均衡負(fù)載、減少備轉(zhuǎn)容量需求等；待併接入輸配電系統(tǒng)中，還能管理電力品質(zhì)、提高再生能源滲透率、供電穩(wěn)定性與可靠度，緩解輸配電壅塞，遞延設(shè)備投資；或在用戶端需求面可作為不間斷電源，以穩(wěn)定供電、管理容量費(fèi)用，亦可搭配再生能源發(fā)電設(shè)備或分時(shí)電價(jià)，提供負(fù)載追蹤與升降載服務(wù)（Ramping Support），降低用電支出。當(dāng)再生能源發(fā)電中止或過(guò)剩時(shí)，還能搭配智慧電網(wǎng)及輔助服務(wù)，確保發(fā)電曲線的平滑與可控性，免於「棄風(fēng)棄光」窘境。

慎用電池與調(diào)度能力　攸關(guān)儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)劣關(guān)鍵

然而，隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)（Energy Storage System；ESS）技術(shù)已從應(yīng)急轉(zhuǎn)向經(jīng)濟(jì)需求，若有意組裝大型電網(wǎng)級(jí)MW儲(chǔ)能系統(tǒng)業(yè)者，不能只從小型動(dòng)力電池系統(tǒng)思考，後者光是為了均衡單一電池系統(tǒng)循環(huán)充放電的一致性，就是個(gè)令人頭痛的課題。反觀大型儲(chǔ)能系統(tǒng)，更像是一個(gè)系統(tǒng)同時(shí)存放電的行為，必須有效整合儲(chǔ)能電池本體與應(yīng)用技術(shù)緊密雙向溝通聯(lián)繫，才能累積相當(dāng)多實(shí)用的大數(shù)據(jù)，來(lái)解決所有應(yīng)用的問(wèn)題。

圖1 : 隨著擴(kuò)增電力調(diào)節(jié)系統(tǒng)PCS、電池管理系統(tǒng)BMS、電力管理系統(tǒng)EMS等，造成考驗(yàn)國(guó)內(nèi)外業(yè)者系統(tǒng)調(diào)度及管理能力的關(guān)鍵，真正儲(chǔ)能成本總和可能比電池還貴。（攝影／陳念舜）

基於兩者應(yīng)用場(chǎng)景不同，結(jié)構(gòu)並非完全一樣，使用者首要須將動(dòng)力電池與儲(chǔ)能電池有效區(qū)隔。前者主要用於汽車充電，能量密度為關(guān)鍵因素；後者更注重安全性和延長(zhǎng)壽命，最好免維修，現(xiàn)在還要能用於快速調(diào)峰調(diào)頻以安全饋入電網(wǎng)，而增加許多功率調(diào)節(jié)（變流）器。

因此，擴(kuò)增電力調(diào)節(jié)系統(tǒng)（Power Conditioning System；PCS）、電池管理系統(tǒng)（Battery Management System；BMS）、電力管理系統(tǒng)（Energy Management System；EMS）之間的通訊協(xié)議，以及相關(guān)參數(shù)、軟體程序、晶片運(yùn)算能力等，都導(dǎo)致採(cǎi)集資料和傳輸量變得更為複雜，造成考驗(yàn)國(guó)內(nèi)外業(yè)者系統(tǒng)調(diào)度及管理能力的關(guān)鍵，真正儲(chǔ)能成本總和可能比電池本身還貴。

尤其PCS位居連接電池組與電網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵系統(tǒng)，也是儲(chǔ)能功率調(diào)節(jié)的執(zhí)行設(shè)備，更須在監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)配下，實(shí)施有效和安全的儲(chǔ)放電管理，以整合與協(xié)調(diào)多方資源來(lái)併聯(lián)和適應(yīng)既有電網(wǎng)的基礎(chǔ)架構(gòu)維持穩(wěn)定性，或形成微電網(wǎng)「孤島運(yùn)作」。

南韓儲(chǔ)能系統(tǒng)大火　促?gòu)碾姵嘏c管理層面防患未然

舉例來(lái)說(shuō)，近年來(lái)南韓電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)量，雖然始終處?kù)秶?guó)際領(lǐng)先地位，但這2年來(lái)就發(fā)生多達(dá)23起ESS儲(chǔ)能電站起火事故，卻引發(fā)市場(chǎng)高度疑慮，其危害程度高於電動(dòng)汽車自燃或爆炸，甚至可能損及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。

圖2 : 南韓官方於2019年宣布儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)原因調(diào)查結(jié)果為綜合管理不足，包含從人員安裝不細(xì)心到管理疏忽、環(huán)境影響，以及BMS失效到PCS的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。（source： res.heraldm.com）

根據(jù)2019年南韓工信部公布的調(diào)查結(jié)果為綜合管理不足，包含針對(duì)PCS、ESS系統(tǒng)設(shè)計(jì)製造，以及人員安裝和施工、使用管理過(guò)程中疏忽，可能受到電氣和環(huán)境因素影響的原因如下：

一、電池系統(tǒng)缺陷；

二、應(yīng)對(duì)絕緣檢測(cè)的保護(hù)系統(tǒng)不佳；

三、完成儲(chǔ)能電站建設(shè)後的管理和維護(hù)不足；

四、從PCS到ESS系統(tǒng)之間的綜合管理不良。

除了從使用環(huán)境和性能要求而言，儲(chǔ)能用鋰電池的性能要求理應(yīng)比動(dòng)力電池還要高，分為能量型、功率型不等。未來(lái)國(guó)際儲(chǔ)能領(lǐng)域的鋰電池若能因此，逐步由LG化學(xué)、三星SDI、Tesla等企業(yè)採(cǎi)用活性大而易燃的三元電池，轉(zhuǎn)型為安全性和成本更佳的磷酸鐵鋰電池，即可為其他電池業(yè)者提供發(fā)展機(jī)會(huì)。

且因?yàn)镋MS、PCS、BMS系統(tǒng)可能皆屬不同公司產(chǎn)品、標(biāo)準(zhǔn)，一旦失效或無(wú)法有效整合，妥善協(xié)調(diào)與電池保護(hù)系統(tǒng)操作順序，將影響後續(xù)售服維護(hù)人員共享彼此資訊。若在PCS排除故障後未檢查電池狀態(tài)的情況下重啟，就可能造成系統(tǒng)於AC交流與DC直流側(cè)衝突起火。

亞力楊梅廠投入太陽(yáng)能　精進(jìn)能量調(diào)度管理能力

亞力電機(jī)公司研究開(kāi)發(fā)處協(xié)理兼綠能處處長(zhǎng)方志行進(jìn)一步指出，隨著臺(tái)電的電網(wǎng)負(fù)載越來(lái)越重，還要納入再生能源後的改壓工程已勢(shì)在必行，才能同時(shí)提升可承受容量與降低電流；又可確保在改壓、配電過(guò)程中不致斷電，主動(dòng)偵測(cè)與承受傳輸電壓／電流改變，所以相關(guān)元件也因此必須提高耐壓等級(jí)，在出現(xiàn)事故時(shí)切斷，而不必等到負(fù)載出問(wèn)題了才被動(dòng)跳脫。亞力電機(jī)雖然可在饋線終端單元（FTU）的基礎(chǔ)上監(jiān)控、量測(cè)電力，但涉及後端的SCADA、EMS系統(tǒng)尚在發(fā)展中。

下一階段發(fā)展便是透入儲(chǔ)能系統(tǒng)，雖然長(zhǎng)期以來(lái)不乏業(yè)者積極投入，卻因?yàn)槌杀揪痈卟幌拢两衲苄纬缮虡I(yè)模式，真正獲利者仍是少數(shù)。臺(tái)電也希望透過(guò)由企業(yè)自建5MW以下儲(chǔ)能系統(tǒng)，並補(bǔ)助提供自動(dòng)頻率控制（AFC）調(diào)頻輔助服務(wù)，以吸引相關(guān)業(yè)者投入，並自負(fù)盈虧和維持穩(wěn)定頻率來(lái)分?jǐn)傌?fù)載，提高系統(tǒng)可靠度。有別於動(dòng)力電池要求有足夠係數(shù)比，以承受瞬間大電力；儲(chǔ)能電池則係數(shù)較小，在ESS內(nèi)部管控即可，僅涉及成本設(shè)計(jì)。

如今全球PCS不僅須具備AC/DC轉(zhuǎn)換功能，且正朝向儲(chǔ)能專用型產(chǎn)品持續(xù)發(fā)展，還須同時(shí)處理電力或車輛剎車系統(tǒng)產(chǎn)生回生電源。關(guān)鍵在於透過(guò)EMS負(fù)責(zé)電池與PCS之間的能量管理系統(tǒng)，能否經(jīng)過(guò)BMS偵測(cè)以瞭解電池狀態(tài)和外在環(huán)境、負(fù)載，防止電池串聯(lián)過(guò)多或平衡電流的能力有限，恐導(dǎo)致電芯過(guò)熱，出現(xiàn)老化等異狀；並容許PCS管控，提升系統(tǒng)可靠度，而避免火災(zāi)。

亞力電機(jī)也在2018年11月率先於該公司楊梅廠投入一套100kWPCS + 200kWH ESS儲(chǔ)能系統(tǒng)，並於2019年初正式啟用運(yùn)轉(zhuǎn)，藉此執(zhí)行削峰填谷、降低契約容量等運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)績(jī)，先行建立此相關(guān)技術(shù)能量與實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)；研發(fā)同仁亦可在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不斷精進(jìn)能量調(diào)度控制策略來(lái)修正演算機(jī)制，已有效將廠區(qū)契約用電量由720kW下修至680kW。

圖3 : 亞力電機(jī)在2018年11月率先投入一套100kWPCS + 200kWH ESS儲(chǔ)能系統(tǒng)，並於2019年初正式啟用運(yùn)轉(zhuǎn)。（source：亞力電機(jī)）

舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)EMS演算與有效下達(dá)控制命令後，透過(guò)ESS多次的放電提供需量來(lái)避免產(chǎn)生負(fù)載超約罰款；同時(shí)在系統(tǒng)運(yùn)行中不斷收集有效數(shù)據(jù)建立模型，後續(xù)將可整合負(fù)載預(yù)測(cè)、整合太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，進(jìn)行多源（市電、光電、儲(chǔ)能）智慧電力系統(tǒng)管控與調(diào)度；再經(jīng)過(guò)電力管理系統(tǒng)（PMS）整合內(nèi)部BMS及PCS系統(tǒng)與雲(yún)端負(fù)載需量介面訊息，呈現(xiàn)智慧調(diào)度系統(tǒng)整體資訊，當(dāng)系統(tǒng)失效時(shí)，控制單元將持續(xù)作業(yè)。

弘訊併購(gòu)EEI　完善電力系統(tǒng)管控資源

成立於臺(tái)灣的弘訊科技在2015年以寧波弘訊科技為名，於上海證券交易所主板掛牌上市後，成為臺(tái)商在大陸首家上市的工業(yè)自動(dòng)化公司，並同步啟動(dòng)「工業(yè)4.0」與「國(guó)際化」雙成長(zhǎng)戰(zhàn)略，於2016年完成併購(gòu)義大利超過(guò)40年歷史（1978）的知名工業(yè)自動(dòng)化品牌EEI，為公司長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展奠定穩(wěn)固基礎(chǔ)。

於2019年宣佈啟動(dòng)臺(tái)灣竹北營(yíng)運(yùn)總部建設(shè)計(jì)畫(huà)後，除了原有塑膠成型機(jī)自動(dòng)化發(fā)展，再增加兩項(xiàng)經(jīng)營(yíng)主軸：

一、先進(jìn)製造，包括自動(dòng)化關(guān)鍵元件與系統(tǒng)整合，以及建立工業(yè)雲(yún)平臺(tái)；

二、新能源，包含潔淨(jìng)能源、微型電網(wǎng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)與工廠能源管理。

其中為了建構(gòu)「微型電網(wǎng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)」，須仰賴儲(chǔ)能、能量轉(zhuǎn)換、用電監(jiān)控等多方面技術(shù)整合，足以決定今後再生能源產(chǎn)業(yè)走向，成為當(dāng)前舉世聚焦的科技重點(diǎn)。弘訊則利用EEI多年來(lái)專注於電力電子技術(shù)核心，包含發(fā)電、電力轉(zhuǎn)換與逆變技術(shù)，在工業(yè)控制、升降纜車、物理研究和新能源等領(lǐng)域的多元客製化技術(shù)方案深獲肯定。

由於全面掌握相關(guān)的儲(chǔ)能、快速充放電系統(tǒng)，以及電網(wǎng)平衡、電力管理系統(tǒng)與物理醫(yī)療、研究設(shè)備等特殊電源技術(shù)解決方案，可依客戶需求設(shè)計(jì)製造，滿足再生能源系統(tǒng)要求20年產(chǎn)品生命周期，相較於Siemens、ABB等國(guó)際大廠，EEI更具有小而美優(yōu)勢(shì)。

在獲得弘訊集團(tuán)併購(gòu)入主，除了有助於EEI開(kāi)發(fā)大中華市場(chǎng)，再經(jīng)由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化方案聚焦新能源領(lǐng)域，深耕其相關(guān)應(yīng)用。目前弘訊已在臺(tái)灣推動(dòng)EEI能源物聯(lián)網(wǎng)方案，未來(lái)隨著竹北總部啟用，還會(huì)將EEI設(shè)備引進(jìn)臺(tái)灣製造，透過(guò)在臺(tái)採(cǎi)購(gòu)零組件、組裝半成品（SKD），提升關(guān)鍵部件自製率，期盼讓臺(tái)灣成為分散式微型電網(wǎng)驗(yàn)證與展示基地。

新廠規(guī)劃也會(huì)落實(shí)新能源的相關(guān)應(yīng)用，立基於EEI太陽(yáng)能、儲(chǔ)能電能調(diào)節(jié)系統(tǒng)等再生能源設(shè)備，再搭載物聯(lián)網(wǎng)、雲(yún)平臺(tái)技術(shù)等數(shù)據(jù)蒐集及儲(chǔ)存，結(jié)合可視化互動(dòng)介面，打造能源管理系統(tǒng)（EMS）。期待透過(guò)活用能耗、發(fā)電等數(shù)據(jù)分析，合理化廠內(nèi)能源分配，促使工廠能源使用效率最佳化。

接著還會(huì)善用EEI先進(jìn)能源技術(shù)，精準(zhǔn)提供臺(tái)灣製造的再生能源儲(chǔ)存快充系統(tǒng)化解決方案，符合ISO 50001能源管理規(guī)範(fàn)；另以竹北廠工廠智慧電網(wǎng)為範(fàn)本，策略結(jié)盟有志於相關(guān)能源服務(wù)業(yè)者，協(xié)力促進(jìn)臺(tái)灣產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步升級(jí)。進(jìn)而立足臺(tái)灣，輻射東南亞市場(chǎng)，透過(guò)異地系統(tǒng)方案驗(yàn)證、改進(jìn)、再完善，攜手能源服務(wù)業(yè)者持續(xù)精進(jìn)與升級(jí)。最終架構(gòu)技術(shù)在義（大利）、決策在臺(tái)、市場(chǎng)在（東南）亞的供輸體系，完善集團(tuán)在全球佈局。

例如目前在臺(tái)灣正積極推動(dòng)的再生能源產(chǎn)業(yè)，便存在高壓電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS）的技術(shù)缺口，而EEI在歐洲該領(lǐng)域則與Siemens、ABB齊名，該公司PCS的特色便在於彈性配置（Flexible Configurations），堆疊多樣模組，包含變流器（AFE）、電池充/放電器（Battery Charger/ Discharger）；再通過(guò)直流鏈DC Link，聯(lián)結(jié)（Coupling）多路輸入埠（Multiple Input/ Ports Availability），最後統(tǒng)一轉(zhuǎn)換輸出。

圖4 : 弘訊目前也在臺(tái)灣結(jié)合傑明新能源公司，推動(dòng)EEI能源物聯(lián)網(wǎng)方案。（攝影／陳念舜）

該公司還可依客戶實(shí)際需求，搭配「混合系統(tǒng)（Hybrid System）」，包含：太陽(yáng)能PV，透過(guò)MPTT獨(dú)立模組監(jiān)測(cè)不同日照量或污損，彌補(bǔ)因此造成太陽(yáng)能板轉(zhuǎn)換效率差異所造成的功率損失，穩(wěn)定反饋電網(wǎng)能量；加上儲(chǔ)能電池BESS，利用不同串接技術(shù)及電池種類，達(dá)到最大容量；以及利用PCS，調(diào)配平衡不同功率因數(shù)下的脈衝；以及柴油發(fā)電機(jī)（DG），當(dāng)失去日照或電池放空後，避免瞬間電流衝擊電網(wǎng)，而須抑制或追補(bǔ)頻率，具備在孤島運(yùn)作下的垂降控制（Droop Control）、「黑啟動(dòng)（Blackstart）」功能。

同時(shí)加入輔助服務(wù)其他相關(guān)應(yīng)用，係對(duì)於儲(chǔ)能系統(tǒng)要求嚴(yán)苛，必須在24小時(shí)內(nèi)分秒不歇，負(fù)載追隨，或針對(duì)再生能源的彈性升降載支持（Load Following/Ramping Support for Renewables）及頻率反應(yīng)（Frequency Response）等，由於儲(chǔ)電系統(tǒng)即非常適用於抑制風(fēng)力或太陽(yáng)光電系統(tǒng)的變化性，而被大量應(yīng)用，其中頻率反應(yīng)與電網(wǎng)調(diào)節(jié)服務(wù)非常相似，但必須在毫秒到小於3分鐘內(nèi)的時(shí)間內(nèi)快速反應(yīng)。

EEI兩大產(chǎn)品系列分為：一、電網(wǎng)支持，電壓、頻率調(diào)節(jié) Voltage/Frequency Regulation；二、需量控管，能量移轉(zhuǎn) Power Shifting （Peak Shaving），750kW系列變流器更適用於AFC快速調(diào)頻服務(wù)需求。

總結(jié)

隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)逐步落實(shí)安全與可靠性之後，各種儲(chǔ)能的特性使之可提供某些電網(wǎng)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用服務(wù)需求，是過(guò)去單純發(fā)展抽蓄水力、燃?xì)鉁u輪機(jī)組或柴油發(fā)電機(jī)等備援機(jī)制所無(wú)法企及的利基市場(chǎng)。

國(guó)際知名的市場(chǎng)分析機(jī)構(gòu)皆一致看好儲(chǔ)能應(yīng)用未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大與多元性，主力市場(chǎng)會(huì)在電網(wǎng)調(diào)節(jié)及應(yīng)用、再生能源補(bǔ)償?shù)取＝酉聛?lái)還有賴於商業(yè)模式成形，以完善系統(tǒng)管控資源，結(jié)合自建再生能源系統(tǒng)，確保前後階段均衡獲利、分散風(fēng)險(xiǎn)。

尤其臺(tái)灣地形破碎，又有諸多離島、高山部落須自行管理供電，若導(dǎo)入大量再生能源將有助於提升電力系統(tǒng)供電品質(zhì)與可靠度；進(jìn)而形成微電網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，擴(kuò)大再生能源利用，推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)成熟而降低成本，將更有機(jī)會(huì)改善再生能源，做為離島供電解決方案選項(xiàng)之一。

**刊頭圖：（source：img.technews.tw）