隨著全球淨(jìng)零碳排目標(biāo)的推進(jìn),以及能源轉(zhuǎn)型與電價(jià)壓力的加劇,儲(chǔ)能與微電網(wǎng)正逐步成為能源產(chǎn)業(yè)的核心命題。再生能源固然帶來(lái)減碳契機(jī),但其間歇性與不穩(wěn)定特質(zhì),也使電力系統(tǒng)更需要可靠的調(diào)度工具。從表前儲(chǔ)能到表後應(yīng)用,從工廠到社區(qū),從單一電池系統(tǒng)到虛擬電廠的聚合調(diào)度,儲(chǔ)能與智慧微電網(wǎng)正在形塑全新的氣候科技商機(jī)。
在東西講座中,永餘智能總經(jīng)理陳貽評(píng)深入分析產(chǎn)業(yè)現(xiàn)況,指出儲(chǔ)能技術(shù)、智慧微電網(wǎng)及虛擬電廠三者之間的互動(dòng),將成為臺(tái)灣能源轉(zhuǎn)型與市場(chǎng)拓展的關(guān)鍵動(dòng)能。如今儲(chǔ)能已被視為綠色基礎(chǔ)建設(shè)的基石。
圖一 : 永餘智能總經(jīng)理陳貽評(píng)深入剖析儲(chǔ)能技術(shù)與智慧微電網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)況、技術(shù)應(yīng)用、系統(tǒng)整合等諸多挑戰(zhàn)。(攝影/王岫晨)
根據(jù)國(guó)際能源署(IEA)研究,至2050年,全球電力系統(tǒng)維持穩(wěn)定與彈性,超過(guò)1/2的依靠將來(lái)自儲(chǔ)能與需量反應(yīng)。這意味著儲(chǔ)能不再只是輔助性的工具,而是保障電網(wǎng)安全、提升效率的核心技術(shù)。
隨著再生能源比例逐年提升,臺(tái)灣市場(chǎng)對(duì)於表前與表後儲(chǔ)能的需求增加。表前儲(chǔ)能主要專注於服務(wù)電力公司,包括調(diào)頻備轉(zhuǎn)、電能移轉(zhuǎn)與即時(shí)備援;表後儲(chǔ)能則聚焦於工廠、商辦大樓與家庭,能夠支援時(shí)間電價(jià)管理、靜態(tài)調(diào)頻、電力品質(zhì)改善與備援電力等多元需求。這些功能直接影響用戶的電費(fèi)成本與營(yíng)運(yùn)穩(wěn)定性,使儲(chǔ)能系統(tǒng)從節(jié)能工具轉(zhuǎn)變?yōu)槠髽I(yè)與社區(qū)不可或缺的能源保障。
現(xiàn)階段最普遍的儲(chǔ)能技術(shù)是電化學(xué)電池,其中以鋰電池為主,因其具備高能量密度與快速充放電的特性,最符合現(xiàn)代電網(wǎng)的需求。一套完整的儲(chǔ)能系統(tǒng)通常包括四個(gè)部分:電池模組、電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)、電力介接及能源管理系統(tǒng)(EMS)。其中EMS是核心,負(fù)責(zé)判斷何時(shí)充電、何時(shí)放電,並協(xié)調(diào)再生能源的發(fā)電情況,讓能源調(diào)度更精準(zhǔn)高效。
從成本結(jié)構(gòu)顯示,設(shè)備類支出約占總成本六成,工程與系統(tǒng)整合則占近三成。隨著電池材料創(chuàng)新與規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)逐步釋放,未來(lái)系統(tǒng)整體成本將持續(xù)下降,進(jìn)一步推動(dòng)儲(chǔ)能市場(chǎng)的成長(zhǎng)。在臺(tái)灣的電價(jià)持續(xù)攀升,企業(yè)投資儲(chǔ)能的動(dòng)機(jī)除了降低罰款與節(jié)省成本,更在於確保營(yíng)運(yùn)不中斷。例如中南部地區(qū)因颱風(fēng)或水災(zāi)導(dǎo)致停電,若能藉由儲(chǔ)能系統(tǒng)維持通訊與照明,將大幅提升其韌性。
微電網(wǎng)則是儲(chǔ)能技術(shù)與再生能源應(yīng)用的重要延伸。它是一個(gè)「小而全」的電力系統(tǒng),不僅能與主電網(wǎng)連結(jié),更能在必要時(shí)獨(dú)立運(yùn)作。透過(guò)再生能源與儲(chǔ)能的整合,微電網(wǎng)能有效提高能源使用效率,並確保在停電時(shí)仍能維持關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行。陳貽評(píng)強(qiáng)調(diào),微電網(wǎng)在淨(jìng)零碳排的路徑中扮演承先啟後的角色,能協(xié)調(diào)太陽(yáng)能、風(fēng)能等間歇性電源,並透過(guò)能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)負(fù)載調(diào)整與故障預(yù)警,讓能源系統(tǒng)更為智慧化。
除了系統(tǒng)設(shè)計(jì)與管理能力,微電網(wǎng)的實(shí)際效益也不容忽視。它能有效解決供電瓶頸問(wèn)題,提高再生能源的佔(zhàn)比,並改善用電效率與電力品質(zhì);同時(shí)也能降低碳排放,提升供電可靠度,甚至協(xié)助偏遠(yuǎn)地區(qū)改善供電狀況。在系統(tǒng)調(diào)度上,微電網(wǎng)具備「削峰填谷」的特性,可減少尖峰時(shí)段的備載容量需求,對(duì)電網(wǎng)整體負(fù)荷管理有顯著幫助。換言之,微電網(wǎng)的價(jià)值已超越單一場(chǎng)域,而是成為國(guó)家能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的重要支點(diǎn)。
圖二 : 陳貽評(píng)表示,儲(chǔ)能、智慧微電網(wǎng)與虛擬電廠三者相輔相成,共同構(gòu)成未來(lái)能源系統(tǒng)的基礎(chǔ)。(攝影/王岫晨)
設(shè)計(jì)與建置智慧微電網(wǎng)的挑戰(zhàn)在於多層次的整合。能源來(lái)源、轉(zhuǎn)換設(shè)備與控制系統(tǒng)之間必須精準(zhǔn)協(xié)同,否則可能造成能源浪費(fèi)或電力波動(dòng)。例如PCS的雙向電流設(shè)計(jì)必須與EMS完美搭配,才能在尖峰時(shí)段釋放電力、在低谷時(shí)段充電,發(fā)揮最大經(jīng)濟(jì)效益。未來(lái)的微電網(wǎng)將不只著眼於降低電費(fèi),更需符合低碳與永續(xù)要求。藉由導(dǎo)入更高比例的再生能源,結(jié)合智慧負(fù)載管理,微電網(wǎng)將同時(shí)兼顧環(huán)境永續(xù)與能源韌性。
當(dāng)眾多用戶的儲(chǔ)能系統(tǒng)與負(fù)載透過(guò)平臺(tái)聚合後,即能形成「虛擬電廠」。無(wú)論是工廠的備援電力、家庭的太陽(yáng)能板,或社區(qū)的儲(chǔ)能設(shè)施,都能透過(guò)聚合商進(jìn)行代操,整合成具規(guī)模的電力資源。這些資源可用於電力尖峰調(diào)度,或投入調(diào)頻市場(chǎng),讓用戶也能從電力交易中獲利。
虛擬電廠(Virtual Power Plant, VPP)的本質(zhì),是由分散式電力單元所構(gòu)成的整合平臺(tái)。它透過(guò)匯聚多個(gè)分散的能源資源與儲(chǔ)能系統(tǒng),達(dá)到彈性調(diào)度的效果,不僅能提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性與可靠性,也能協(xié)助平衡供需,減少對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電方式的依賴。從商業(yè)角度來(lái)看,虛擬電廠的核心價(jià)值在於「電量即服務(wù)」。常見模式包括需量反應(yīng)、電力交易參與,以及企業(yè)能源管理。這種模式突破了傳統(tǒng)由發(fā)電廠單向供電的框架,讓用戶也能成為積極的電網(wǎng)參與者,甚至成為新的「發(fā)電單位」。
在臺(tái)灣,虛擬電廠的價(jià)值更顯突出。由於島嶼電網(wǎng)缺乏跨國(guó)電力互援機(jī)制,電網(wǎng)的彈性與穩(wěn)定性尤為重要。透過(guò)虛擬電廠,企業(yè)與社區(qū)能集體參與電力調(diào)度,不僅提升系統(tǒng)韌性,也開創(chuàng)新的營(yíng)收來(lái)源。隨著相關(guān)市場(chǎng)制度逐步成熟,虛擬電廠有望成為能源服務(wù)商與再生能源整合商的核心角色。
儲(chǔ)能、智慧微電網(wǎng)與虛擬電廠三者相輔相成,共同構(gòu)成未來(lái)能源系統(tǒng)的基礎(chǔ)。儲(chǔ)能提供即時(shí)調(diào)度的彈性,微電網(wǎng)賦予區(qū)域自主的能力,而虛擬電廠則創(chuàng)造全新的市場(chǎng)價(jià)值。對(duì)臺(tái)灣而言,這不僅是技術(shù)升級(jí)的過(guò)程,更是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)會(huì)。
若能結(jié)合在地靈活的製造能力與國(guó)際市場(chǎng)需求,臺(tái)灣有望在亞洲能源新格局中扮演關(guān)鍵角色。面對(duì)氣候變遷與能源轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn),掌握儲(chǔ)能與微電網(wǎng)發(fā)展的先機(jī),等同掌握了未來(lái)能源市場(chǎng)的主導(dǎo)權(quán),開啟綠色轉(zhuǎn)型最具潛力的新商機(jī)。
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