近年氣候變遷導致之極端氣候,已對人類生活與環境影響日漸加劇,其一原因為大量使用石化燃料產生大量的溫室氣體,進而造成氣候受到影響之困境。故為有效減少溫室氣體的排放,推動能源轉型且逐步導入再生能源將是關鍵且刻不容緩。各國能源轉型共同目標皆以提高再生能源占比做為規劃,再生能源包括有太陽能、風能、水力、地熱、生質能、波浪、洋流等,其中太陽能與風能更是已發展多年的成熟技術,但因為此類再生能源在發電上具有間歇性,會造成電力系統在調度上的不穩定,本集將向大家介紹如何透過儲能電池來調節再生能源達到穩定電網的功能。
1.首先介紹「儲能電池」是什麼?
儲能電池是一種能夠儲存和釋放電力的裝置,你可以想像它在充放電的功能就像是手機的行動電源。開始充電時,儲能電池會將電力轉換成化學能並儲存在電解質中,在用戶需要用電時,這些化學能就會重新轉換成電力,提供穩定的電力給大家使用。
2.為什麼需要「儲能電池」?
在能源轉型過程中,大量使用像是太陽能與風能,雖然可以減少溫室氣體的產生,但也因為此類能源的發電特性是屬於間歇性,無法持續且穩定地提供電力給大家使用。
什麼是間歇性呢?傳統發電機組除了大修維護外,可以一整年每天24小時持續發電而且是穩定供電。但像是太陽能,從上午開始太陽能發電量會逐漸增加,到了傍晚因為太陽下山就無日照,發電量便會急遽下降,夜晚更是無法發電,考量到台灣整體的用電需求,在太陽能發電減少甚至夜間停止發電時,仍然需要由其他型式的發電廠來供應電力。另外,像是風力發電,在台灣最需要用電的夏季,發電量偏低且不穩定,有時又因為颱風來臨,考量安全而須停轉,至於冬天因東北季風因而較有滿滿的風力發電可輸出,這就是太陽能發電與風力發電不可控制的間歇性。
各行各業對電力供給的期待,是一個持續且穩定供應的狀態,但再生能源的間歇性,將較難維持這樣好狀態,並衝擊電力系統的供需平衡與電網的穩定運行,也就是增加調度上額外的困擾,而儲能電池充放電的特性,剛好可以提供有效的補充這樣的需求,提供有效的幫助。
為什麼儲能電池可以有效提供幫助呢?難道其他傳統的發電機組就完全不行?
答案就是儲能電池可以將過多或是不穩定的電力來源先儲存起來,在系統需要當下可再瞬間釋出,或是在需要的時段再緩慢地釋放出來。傳統的發電機組雖然也可以緊急升降載,但是頻繁升降載,除了影響發電效率外,對機組零組件的壽命也會有影響,另外,機組升降載的速度,也不像儲能電池是屬於秒級反應。故透過儲能電池的前期助攻,再搭配後續機組的有效調度,便可以提供全國一個持續且穩定的電力供應系統。
3.儲能電池還有哪些功能呢?
儲能電池的功能其實不僅僅如上面所述,我們前面提到的功能,叫做電能轉移,也就是把大量的電力先儲存並在需要的時段釋放出來,其實它還有另外幾大功能,平滑化電力供應曲線、電網頻率調整、備轉與救援..等功能。以下簡單介紹,讓大家更加認識儲能電池對電力系統的好處。
(1)因為太陽能與風力發電的發電量不會是一個穩定值,而用戶用電也是會有變化,因此在電力系統的負載曲線上便會有起伏波動,透過儲能電池,可以把當下發電端略多的電力先儲存,並在系統發電略少或負載略多時馬上放出,這便是平滑化電力供應曲線的功能。
(2)台灣的電力系統是交流電、頻率是60赫茲,因應電力系統的供需,通常頻率變化會維持在59.5赫茲到60.5赫茲左右,藉由儲能電池的毫秒級反映,當偵測到頻率有變動時,儲能系統可以透過充放電來調整並使頻率盡量維持在中間值60赫茲,這樣可以大大提升全台電力供應的品質與穩定度,這就是頻率調整的功能。
(3)儲能電池建置完成後,當它充飽電且還沒放完電時,在系統上便可以當成是一個發電設備,也因此這個充飽電的發電設備將增加系統上備轉容量的裕度,另外,當發電系統上有機組因故跳脫時,儲能電池便可以利用它秒級反應的能力迅速接替,減少系統因機組變動而造成電力供應曲線小幅波動,這便是備轉與救援的功能。
4.台電公司在儲能電池的努力
國發會去年公布2025年與2030年全台需要儲能電池的量體需求,身為台灣電力產業龍頭的台電公司,亦責無旁貸的肩負起前導與示範重責,除了分別在台南鹽田及彰化彰濱工業區建置20MW與5MW的光儲合一儲能示範案場外,另外也在台南路園、桃園龍潭、宜蘭冬山等地,陸續建置20MW、60MW及60MW具備頻率調整的儲能電池,未來台電也會繼續盤點適合的場地並規劃適當的儲能電池設施,連同民間業者一起為穩定與強韌全台電網的目標做出努力。
5.目前的困境
儲能電池雖有諸多穩定電網的優點,但因為投資金額相對較高、佔地面積較廣以及民眾接受度尚未普及,故在相關建置的推動上仍屬於起步階段,等未來達到商業規模的狀況,對於能源的使用,將有更低碳環保的發展。
6.結語
使用再生能源有助於減緩溫室效應並保護環境,世界各國在面臨全球暖化與極端氣候的挑戰下都訂出階段性的淨零策略,台灣在推動能源轉型過程中逐步導入再生能源,設置儲能電池的這一小步,也將在全球共同抵抗氣候變遷這一大步的努力中做出實質的貢獻。
儲能電池是一種能夠儲存和釋放電力的裝置,你可以想像它在充放電的功能就像是手機的行動電源。開始充電時,儲能電池會將電力轉換成化學能並儲存在電解質中,在用戶需要用電時,這些化學能就會重新轉換成電力,提供穩定的電力給大家使用。
2.為什麼需要「儲能電池」?
在能源轉型過程中,大量使用像是太陽能與風能,雖然可以減少溫室氣體的產生,但也因為此類能源的發電特性是屬於間歇性,無法持續且穩定地提供電力給大家使用。
什麼是間歇性呢?傳統發電機組除了大修維護外,可以一整年每天24小時持續發電而且是穩定供電。但像是太陽能,從上午開始太陽能發電量會逐漸增加,到了傍晚因為太陽下山就無日照,發電量便會急遽下降,夜晚更是無法發電,考量到台灣整體的用電需求,在太陽能發電減少甚至夜間停止發電時,仍然需要由其他型式的發電廠來供應電力。另外,像是風力發電,在台灣最需要用電的夏季,發電量偏低且不穩定,有時又因為颱風來臨,考量安全而須停轉,至於冬天因東北季風因而較有滿滿的風力發電可輸出,這就是太陽能發電與風力發電不可控制的間歇性。
各行各業對電力供給的期待,是一個持續且穩定供應的狀態,但再生能源的間歇性,將較難維持這樣好狀態,並衝擊電力系統的供需平衡與電網的穩定運行,也就是增加調度上額外的困擾,而儲能電池充放電的特性,剛好可以提供有效的補充這樣的需求,提供有效的幫助。
為什麼儲能電池可以有效提供幫助呢?難道其他傳統的發電機組就完全不行?
答案就是儲能電池可以將過多或是不穩定的電力來源先儲存起來,在系統需要當下可再瞬間釋出,或是在需要的時段再緩慢地釋放出來。傳統的發電機組雖然也可以緊急升降載,但是頻繁升降載,除了影響發電效率外,對機組零組件的壽命也會有影響,另外,機組升降載的速度,也不像儲能電池是屬於秒級反應。故透過儲能電池的前期助攻,再搭配後續機組的有效調度,便可以提供全國一個持續且穩定的電力供應系統。
3.儲能電池還有哪些功能呢?
儲能電池的功能其實不僅僅如上面所述,我們前面提到的功能,叫做電能轉移,也就是把大量的電力先儲存並在需要的時段釋放出來,其實它還有另外幾大功能,平滑化電力供應曲線、電網頻率調整、備轉與救援..等功能。以下簡單介紹,讓大家更加認識儲能電池對電力系統的好處。
(1)因為太陽能與風力發電的發電量不會是一個穩定值,而用戶用電也是會有變化,因此在電力系統的負載曲線上便會有起伏波動,透過儲能電池,可以把當下發電端略多的電力先儲存,並在系統發電略少或負載略多時馬上放出,這便是平滑化電力供應曲線的功能。
(2)台灣的電力系統是交流電、頻率是60赫茲,因應電力系統的供需,通常頻率變化會維持在59.5赫茲到60.5赫茲左右,藉由儲能電池的毫秒級反映,當偵測到頻率有變動時,儲能系統可以透過充放電來調整並使頻率盡量維持在中間值60赫茲,這樣可以大大提升全台電力供應的品質與穩定度,這就是頻率調整的功能。
(3)儲能電池建置完成後,當它充飽電且還沒放完電時,在系統上便可以當成是一個發電設備,也因此這個充飽電的發電設備將增加系統上備轉容量的裕度,另外,當發電系統上有機組因故跳脫時,儲能電池便可以利用它秒級反應的能力迅速接替,減少系統因機組變動而造成電力供應曲線小幅波動,這便是備轉與救援的功能。
4.台電公司在儲能電池的努力
國發會去年公布2025年與2030年全台需要儲能電池的量體需求,身為台灣電力產業龍頭的台電公司,亦責無旁貸的肩負起前導與示範重責,除了分別在台南鹽田及彰化彰濱工業區建置20MW與5MW的光儲合一儲能示範案場外,另外也在台南路園、桃園龍潭、宜蘭冬山等地,陸續建置20MW、60MW及60MW具備頻率調整的儲能電池,未來台電也會繼續盤點適合的場地並規劃適當的儲能電池設施,連同民間業者一起為穩定與強韌全台電網的目標做出努力。
5.目前的困境
儲能電池雖有諸多穩定電網的優點,但因為投資金額相對較高、佔地面積較廣以及民眾接受度尚未普及,故在相關建置的推動上仍屬於起步階段,等未來達到商業規模的狀況,對於能源的使用,將有更低碳環保的發展。
6.結語
使用再生能源有助於減緩溫室效應並保護環境,世界各國在面臨全球暖化與極端氣候的挑戰下都訂出階段性的淨零策略,台灣在推動能源轉型過程中逐步導入再生能源,設置儲能電池的這一小步,也將在全球共同抵抗氣候變遷這一大步的努力中做出實質的貢獻。