儲能系統 V.S. 電動車與缺電危機

儲能系統 V.S. 電動車與缺電危機


2050年是大部分國家設定的碳中和的目標年,降低碳排放量的碳中和商機,已經成為未來十年的重大商機,電池能達到安全又具效能的綠能發電儲能系統,將會是未來產業發展的重點。

車輛的二氧化碳排放占全球碳排放量比重超過二成,因此未來電動車取代內燃機汽車的趨勢,將會加快進行。然而,電動車雖然不排放CO2,但若使用的電力是火力發電,則會增加了發電廠的碳排量,未來持續增加風電與太陽能發電仍將是主要的發展趨勢。

由於再生能源如太陽能與風電都是屬於間歇性發電,受到日照時間與季節性風力強弱的影響,必須透過儲能系統,將再生能源發電做妥適的儲存應用,故儲能系統將在碳中和發展趨勢中,扮演著重要的關鍵角色。

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現階段全球儲能系統主要可分為三大類,機械能儲能、電化學儲能(鋰離子電池)及化學儲能(燃料電池)三大類,其中以電化學儲能為目前的市場主流,而化學儲能為近年備受市場期待的另一種儲能系統。

目前全世界車廠所生產的電動車,儲能電池的應用種類,以「鋰離子電池」為市場應用主流,例如特斯拉在各地建置超級充電站,就會利用到鋰電池儲能系統。

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鋰電池材料中,以正極材料最為重要,一般都是以鋰合金氧化物所構成,也是常聽到的三元鋰電池就是以鎳鈷錳等三種材料組成正極的鋰電池,另外常聽到的磷酸鋰鐵,也是正極材料的一種。負極材料目前多以石墨為主,未來會往矽負極來發展電解質現階段都是液態(膠狀),目前業界正積極開發固態電解質的鋰電池,作為下一世代鋰電池的發展方向。

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至於固態電解質重量較輕,只有液態鋰電池的一半、充電速度比鋰離子電池快,只要10-15分鐘,而且沒有腐蝕性的問題,壽命較長。目前日本豐田、韓國三星、中國寧德時代、美國的Quantum Scape(QS),德國的Solid Power與台灣輝能等公司業已開啟固態電池產業化之進程,目前預估最快2023-2025年間,有可能量產車用固態電池。

燃料電池為一種將燃料(通常是氫氣)與氧化劑產生的化學能通過化學反應轉換成電能的儲能系統,通常又稱之為氫能源。利用氫燃料的氧化作用,產生電力,沒有排碳,只有排水。若是將太陽光電或風力發電之電力來產製氫氣,產製後的氫氣可做為燃料電池的燃料來源。因此可藉由氫能載體整合各式再生能源,能平衡各類 再生能源供電缺口或不穩定。

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     今年五一三、五一七實施分區停電,台電坦承「用電第二尖峰(晚間)缺電」。國家應儘速發展儲能系統,將太陽能白天的發電量儲存下來,以支援晚間供電,這是唯一解決之道。

目前台電以AFC(儲能自動頻率控制)的儲能系統為主,這是獨立電廠併網時,因尖峰離峰或電壓不穩定,電網容易不穩、造成跳電,而AFC內有小型儲能裝置,可以立刻補上不足,避免跳電。

真正的儲能,是指「將白天太陽能發電量儲存下來,支援晚間供電」

台電以金門做為「智慧低碳示範島」,並聯手台達電子設立全國最大且為首座併入電網系統、可實際接受即時調度的2 MW儲能系統,今(14)日於金門夏興電廠啟用,未來如遇跳機等突發電力事件,將可在0.2秒內瞬間供電救援,較過往傳統備用機組快上數千倍。

台達電近年投入智慧電網領域,2017年曾於台電綜合研究所協助建置儲能系統做為實驗場域;而台電推動金門智慧電網示範島,儲能扮演非常重要的角色。

目前全國最大儲能系統金門啟用 可0.2秒內救援供電:

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因再生能源間歇特性對小型獨立電網系統影響較大,台電自2018年即開始規劃於金門夏興電廠設置「儲能試驗系統」,希望藉由搭配塔山電廠能源管理系統,整合柴油機組發電、用電負載、再生能源發電多項即時運轉資料,協助電力調度,讓供電穩定再進化。


參考資料來源:

https://tw.appledaily.com/property/20210717/TEBPZY53Q5CE3MGVFEJIOEQIKU/

                                             
https://learnenergy.tw/index.php?inter=teachers&id=67&did=29

https://www.economic-news.tw/2020/05/energy.html

https://ec.ltn.com.tw/article/paper/1450438

2021-08-16