台電月刊 - 打開電力新視野

儲能新勢力 穩定供電創商機

723期

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民國111年底,國發會公布2050淨零排放的中期戰略2030年發展路徑,儲能系統議題相當受到注目。在各種淨零方案中,儲能不僅具有穩定電網、提升電網韌性的價值,也可自用以備不時之需,同時還開放讓民間業者投資及參與,因而成為穩定電網各種策略中的閃耀明星。

2050淨零戰略 儲能扮演關鍵一步

國發會公布的《臺灣2050淨零排放路徑及策略總說明》,規劃「十二項關鍵戰略」以達成淨零目標,其中「電力系統與儲能」為十二項關鍵戰略之一。為達成2050再生能源供電能力極大化,勢必需要同步讓電網轉型,而能因應再生能源的快速變化與發展需求。

發展再生能源,升級傳統電網,提升電網韌性,是國際趨勢。臺灣近年從中央到台電均投入大量資源,促使能源及電網同步轉型,其中發展儲能系統是相當關鍵的一步,經濟部表明「推動節能減碳及提高再生能源占比是我國能源政策之重要發展項目,為推動節能減碳政策,發展具備儲能與智慧電網的電力系統是重要的步驟之一。」並訂定明確的策略推動儲能的發展與落實,例如以前瞻基礎建設推動區域型電網儲能示範計畫,以及透過台電的電力交易平台擴大民間參與儲能建設意願。

《臺灣 2050 淨零排放路徑及策略總說明》亦明示,十二項關鍵戰略的推動,有賴公私協力合作與投資。至2030年之前,政府(包含國營事業)預計投入9千億的預算或投資,而相關規劃所釋出或帶動民間的投資機會亦將達到4兆元以上。

經濟部次長兼台電代理董事長曾文生多次在公開場合中表示,臺灣每年向國外進口能源金額約達GDP 10%,若發展自有的再生能源,不僅10%的GDP占比下降,還能轉成對內投資,引領民間產業一起投入能源轉型的行動中。

就目前發展來看,願意投入資源發展儲能系統的民間業者相當踴躍,形成新的產業商機。台電專業總工程師兼發言人吳進忠表示,再生能源及儲能系統的商機龐大,因此各自發展成新的產業,帶動就業率。又因為案場分散,擴大了參與面;產業發展起來順勢帶動國內金融業挹注綠能產業,總總因素交互作用下,發展自然熱絡。「再生能源及儲能的供應鏈已相當完整,而台電也取得必要服務,創造了多贏局面。」

民間投資熱絡 申請量提前達標

實際統計儲能發展數據,截至今年2月中旬,已建置完成並參與輔助服務之儲能雖僅達140.7 MW,申請併聯審查中儲能系統裝置容量約有1,188.2MW,另已通過審查者有5,051.6 MW。

在國發會2030淨零排放路徑中,儲能系統從2025年的目標值1,500 MW,提高至5,500 MW。曾代理董事長說:「單看民間申請投資功率型儲能的量能高出台電原先預估需求2倍以上,相信可順利甚至提前達成目標。」

現階段再生能源以太陽光電及風力發電最為成熟,但也易受天候、日照、風速影響,可利用儲能裝置調節利用再生能源,調度並規劃就近供電,以滿足區域用電。尤其再生能源熱區,發電量大,對區域電壓影響也更大。曾代理董事長指出,隨著再生能源發電占比逐年擴大,供電尖峰時間隨之轉移,未來電力調度,日尖峰不再是重點,而是夜尖峰。吳專總表示,台電很早就看到這個問題,多年前即參考國外作法,逐步催生出電力交易平台及儲能輔助服務。

民國109年台電先推出儲能系統15 MW導入電力交易平台的試行方案,讓業者了解台電需求,同時也一起解決技術方面的問題。民國110 年7月1日,台電成立電力交易平台,同年10月15日開始試營運,調頻輔助服務陸續上線。試行結果,讓台電及業者對平台運作機制及發展儲能都有了信心。

台電原先預計於民國114年可以達到590 MW的輔助服務量,之後於民國111年7月上修至1,000 MW。由於更深入理解儲能的可能性,也掌握到再生能源變化,因此將這裡1,000 MW中的500 MW規劃為複合型儲能系統。今(112)年2月,第一家複合型儲能(E-dReg)業者順利於平台提供輔助服務,台電對儲能的3個期望:調頻、快速反應、電能轉移一一達成。電力交易平台需求、技術規範明確,並兼顧商業模式,都是讓業者願意投入儲能開發的重要因素。

儘管儲能系統是能源轉型重要的一環,「但仍屬於再生能源發展的配套之一。」吳專總強調,再生能源與儲能系統有主從關係,儲能應跟隨著再生能源發展腳步建置;而再生能源的發展是動態的,因此,對儲能的需求也會滾動調整。他分析儲能需求變化的幾項因素,首先儲能電池在充放電過程中,必定會損失部分效能;其次火力機組必須維持供電狀態,才能在事故發生時,立刻升載應急。因此,以台電的立場而言,只有當傳統機組降載到不能再降,而再生能源電量又過剩,這時才會需要儲能系統儲存多餘電力,或用以製氫。「而儲能系統的收益必須透過電力交易平台競價。因此業者投資前必須先了解儲能政策及台電的需求及風險,並審慎評估。」

再生能源神隊友 穩定電網好幫手

儲能系統迅速發展與再生能源發電量提升密不可分。

儲能系統得以成為再生能源最強神隊友的原因,除了電池成本顯著下降,最重要的原因在於電池儲能的快速反應能力。當呈現不穩定狀態時,儲能系統可以以毫秒的速度快速反應,以人的知覺來說,完全感受不到電力頻率的改變,而家中電器亦不會受到任何影響。是以在全球發展再生能源電力的過程中,建置儲能系統往往被一併納入考量。

儲能系統的快速充放電特性,可協助調節再生能源發電併入電網,減少系統頻率波動、維持電網穩定,更可善用儲能電池儲存白天太陽能發電量過於充足的部份,將電能大挪移,待夜晚用電高峰時放電,或遇突發電力事件時提供立即穩定電力、爭取分秒必爭的搶修復電緩衝時間,反應速度更勝傳統發電機組達上千倍。

儲能型式多元 全盤規劃建置持續創新

為推動儲能系統以減緩再生能源對電網的衝擊,除了快速發展中的電網端儲能系統外,國發會針對再生能源發電端亦明確訂定發展路徑,於2025年前,發電端的儲能裝置容量需達500 MW;至2030年,擴大至2,500 MW。民國111年底,能源局已開始落實推動光儲合一,現有太陽光電案場如增設電池儲能系統,將可享有保證收購價格。

另外,國發會所訂儲能目標並不僅限於電池儲能,台電調度處處長周芳正表示,只要能把電儲存起來,需要時釋放電力,都可以視為一種儲能。台電已規劃增建大光明及石門兩處水力抽蓄發電廠,預計分別於民國122及123年投入商轉,裝置容量共415 MW。

未來亦可能發展氫氣儲能。周處長指出,再生能源電力至2030年時可能達到40,000 MW,屆時或許有機會利用多餘的再生能源電解水後,提取氫氣加以儲存。

電力交易平台創造產業機會 促進民間參與

電力輔助服務是為了維持電力系統安全穩定運行,或遭遇事故後,可使系統回復正常狀態所需的一系列服務。於民國110年11月正式營運的台電電力交易平台,是目前各種儲能參與電力輔助服務的唯一途徑。

目前電力交易平台所進行的電力交易包含:調頻備轉、即時備轉及補充備轉三項產品。欲參與交易的業者,只要提出申請,符合電力交易平台所訂定的資格,並通過能力測試,即可成為合格的交易者。然而,成為合格交易者後,若未能於指定時間內配合平台要求,亦可能產生高額罰款,甚至停權,參與者應視自身條件慎選參與的服務類型。

調頻備轉的重要特色在於反應時間以秒為單位,由於反應時間極短,且需隨時依電網頻率充放電,因此清一色為電池儲能系統。即時備轉則要在10分鐘內反應平台的調度需求,且至少需持續供電1小時,參與者較多元,可能是大型工廠或科技廠等備有自用發電設備的業者。補充備轉反應時間約30分鐘,但需持續供電達2小時,參與者可能是百貨業者、大型工廠,甚至醫院等。

所有的電力交易參與者所收到的費用包含容量費、效能費及電能費三種,容量費指參與者提供給平台的電力裝置容量基礎費用,效能費是根據規格不同而給予的獎勵,電能費則為確實提供電力給平台運用時才依據電能量計算費用。

三種調頻 各擅勝場

在電力交易平台的三項產品中,量能最大的就是調頻備轉,而調頻備轉中又可分為動態調頻(dReg)、靜態調頻(sReg)及增強型動態調頻(E-dReg)三種。

dReg會隨著電網頻率變化即時反應,反應時間小於一秒,儲能電池不停地淺充淺放,使電網頻率維持在一定的區間內。sReg則是電網頻率下降到設定值的區間時才放電,待頻率回到正常區間即停止放電。動態調頻及靜態調頻不接受台電的調度指令,而是依據電網頻率及內建的指令自動充放電。而E-dReg則是新發展出來的功能,它可以同時執行動態調頻,並接受調度指令在特定時間充放電。

E-dReg除了具備動態調頻的功能之外,還有一項重要功能在執行電能轉移,尤其是搭配太陽光電的發電特性,在光電能量最大時儲存電能,而在光電快速減弱的傍晚放電。

儲能應用多元 引領產業蓬勃發展

電池儲能系統的應用相當多元,端視其所設置的位置而有相對應的設計及功能。例如在發電端,可與太陽光電及風力發電結合,再生能源電量高時儲存電力,將電能轉移到夜尖峰時運用。於去(111)年底經能源局招標,預計今年底可有約7 MW上線。

在電網端、也是目前儲能量能最大、最主要的任務為穩定電網頻率、緩和再生能源對電網的衝擊,同時也有電能轉移的功能。已建置完成並投入電力交易平台約有140 MW,申請及審查中案量合計超過6,000 MW。由於台電評估以dReg為主要功能的儲能系統發展已超過目標值,因此目前dReg儲能已暫停受理申請,sReg及E-dReg儲能仍可申請。

在用戶端,設置儲能可做為備用電源,用電大戶如自建儲能,不僅符合用電大戶條款的要求,也可以有效管控全廠用電,於台電的供電尖峰時釋放儲能電力自用,於離峰時,以較便宜的電價充電,如此操作,可有效降低電費。社區亦可考量建置儲能,除可應付緊急需求,有餘裕時可以參與台電調度處或業務處的需量反應,賺取額外的收入。

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