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產業技術評析

太陽能快速擴大下的儲能曙光
發表日期:2016-06-29
作者:王孟傑(工研院IEK)
摘要:
太陽光電產業快速發展已逾十年,全球安裝量也已自2000年不足1GW,達到現今已突破200GW規模。

全文:
一、前言

太陽光電產業快速發展已逾十年,全球安裝量也已自2000年不足1GW,達到現今已突破200GW規模。然而,在各國電網系統仍以傳統的集中式電源型態發展下,太陽能等再生能源的設置也因此受到相當的限制,在部份地區甚至因電網建設不足或老舊而產生發展瓶頸。

在此時,眾多解決瓶頸的方法不斷出現,其中運用儲能系統調控為目前可快速解決問題的手段之一。然而,儲能系統目前價格仍偏高,是否能乘著綠能風潮而起,將有相當的挑戰需克服。

二、儲能設備在再生能源中的角色

由於電力無法儲存,而再生能源所產生的電力又具備相當的變動性,因此若要考量到適當的電力調度,必須以熱能、化學能、機械能、位能等不同形態的能源儲存。目前除了可以水庫等大型水利抽蓄設施儲能外,最常見的還是以化學能型態處理-也就是一般認知的二次電池(或蓄電池);而二次技術也相當廣泛,鉛酸電池、鋰電池、液流電池等都是目前可被運的儲存技術。

儲能系統運用於電力系統的功能,在美國能源部的定義中高達二十數種,而與再生能源相關的作用主要如下:

1.可將再生能源電力暫時儲存,在需使用時釋放電力,減少自電力公司的電力需求。這是目前最被廣為認知的作法,常用於電網連結之住家及工商業建築,除了減少電費帳單外,若在採取電力躉購之地區,可達到一定的削峰填谷的效果。

2.在無電網地區,可藉由再生能源、柴油發電及儲能等設備組成小型獨立電網或電力供應系統。是在離島或偏鄉地區常見的作法。

3.在風力發電、大型太陽能電廠附近,設立大型儲能系統,可穩定這些變動型電源的電力。這作法有如大型的不斷電系統,可使容易受到天候影響的電力穩定化。這在歐洲、美國有較多的案例,也逐漸朝商業化發展。

4.由於再生能源電力產出有時段性,因此電網電力負荷可藉由火力發電廠進行微調,然而在短時間內調整幅度過大使火力電廠無法快速反應時,可以搭配儲能系統進行區域性電力調節。日本已有數個示範案進行此應用驗證。

以現今定置型儲能系統應用場域來觀察,最主要的應用集中於住宅型儲能與電網調節用;前者在住家運用再生能源的滲透率持續增長下呈現穩定成長,後者則因電力公司急於維持電網品質,而以基礎建設工程方式進行,因此雖然需求成長快速,但需要各國、各地區之政策支持才有持續性的市場。

圖一 全球定置型儲能系統市場規模之發展
資料來源:工研院IEK ITIS計畫(2016/06)
圖一 全球定置型儲能系統市場規模之發展

三、車廠帶頭推動太陽能、電動車、儲能之整合

近年許多不同領域的業者不斷切入定置型儲能市場,車廠更是其中之代表。

2015年四月,TESLA推出家用儲能系統PowerWall-雖可搭配自家電動車使用外,但與家庭之電力調節以控制電費帳單為更具吸引力之功用。TESLA除了運用其電動車市場之優勢外,其亮麗的外表及太陽能系統之結合,也引領了其他車廠、儲能系統業者在該產品開發上的新風潮。

在TESLA之後,德國Daimler也配合當地儲能系統之補助,推出類似的儲能設備;BMW金援下太陽能元件廠SolarWatt也推出可搭配BMWi電動車之儲能產品MyResearve;2016年日廠Nissan也公開其儲能產品xStorage。這些車廠因電動車業務而或多或少投入二次電池之生產開發,除了有帶動電池產能外,也搭上當地政府對再生能源結合的政策需求,進而展現出家庭整合式能源系統之能量。

四、合適的銷售模式才能有效擴大市場

然而,現今儲能產品價格仍然偏高,因此會使上述的先進運用造價更為昂貴,若沒有適當的銷售方法,短期內難以將此產品迅速擴散。

以日本儲能企業One Energy為例,該公司以租賃企業ORIX為母體,結合NEC之儲能系統產品以十年租賃方式推廣,使用十年後再回收-此作法可使消費者因經濟負擔下降而接受度提高,該公司產品因此迅速搶占市場,成為日本最大儲能系統品牌。而One Energy進一步結合大數據技術,可將客戶的用電習慣記錄分析,未來可利用這些資源組成社區型自給自足的電力供應系統,進一步提高儲能系統之價值。

因此,儲能系統之需求雖因再生能源之快速擴大而露出商業化曙光,仍需要其他資源之整合(如電動車)與適當經營模式,搭配當地的電力政策,才能有進一步的成長空間。開發因地制宜的解決方案,將是相關業者的重要課題。

(本文作者為工研院IEK ITIS計畫產業分析師)


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更新日期:2020-04-08

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