2016/09/05
經濟部能源局
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撰文／鍾嘉雯
受訪／工研院綠能與環境研究所 王人謙副所長
資料提供／工業技術研究院
據美國能源部（Department of Energy, DOE）儲能資料庫統計，到2015年3月，全球已有1,236個儲能示範計畫，總儲存容量為184.5GW。各國紛紛投入儲能市場，與再生能源的積極發展有著莫大的緊密關係。風能、太陽能等間歇性變動能源，考驗著供電的穩定與安全。我國在這場儲能科技競賽中，該採取什麼策略？
再生能源發展關鍵：儲能
聯合國氣候變化綱要公約第21次締約國大會（COP21）後，全球簽下了《巴黎協定》，為達到增溫少於2℃的挑戰，各國再生能源的發展將越來越快速！
我國再生能源發展目標為2025年達總發電量20％，就目前看來，這是極具挑戰性的任務。再生能源看天發電，短至幾分鐘內的陰晴轉換將造成太陽能發電輸出不穩定，長至季節性的冬季強風、夏季少風則挑戰了風力發電的穩定性，要讓電網容納變化多端、間歇性發電的再生能源，維持電力的穩定供應，將是現階段的重要目標。
從發電、輸配電到用戶端，儲能的應用多端，儲能系統可以從發電端削峰填谷，調配不均衡的電力負載，減少備載容量需求。也能在輸配電系統中管理電力品質、提高再生能源比率，同時還能維持供電的穩定度與可靠度，緩解輸配電之壓力。在用戶端，過往常見使用大型不斷電系統（UPS）進行儲能，避免斷電造成設備之損耗；搭配分時電價，離峰時以儲能系統存取電力，保留至電費較高的尖峰時段使用，也能降低用戶的電費支出。
儲能的國際競賽
儲能未來市場商機將非常龐大，據麥肯錫顧問公司（McKinsey Global Institute）預測，2025年儲能應用的潛力將達900億美元，電動車或混合動力車將占總汽車銷售量40％以上，若儲能技術發展迅速，電動車或混合動力車可能占總汽車銷售量達100％，而儲能應用潛力甚至可高達6,350億美元；電力市場中35～55％將使用太陽能加上儲能系統；電網的儲能頻率調節也將更有效率、成本更低，儲能已經是各國不可或缺的發展項目。
工研院資料指出，目前主要幾大國家都提出儲能來搭配再生能源發展，以使國家的能源更有競爭力。美國歐巴馬政府支持綠能產業，DOE對儲能設備亦是重點扶持，近期結合太陽能與儲能併用的「SHINES」補助計畫，以電力、電網公司及學術單位為主幹，提升了再生能源與儲能相關業者結盟意願；而Panasonic 與特斯拉（Tesla）公司在美國設立鋰電池工廠，將進一步降低鋰電池的成本，增加其電動車的競爭力。
中國大陸與日本急速發展再生能源產生的併網問題，使得中國大陸積極投資大型定置型儲能，開採釩礦，帶動海內外液流電池廠投資；日本一方面適度調整、暫停電力併網，另一方面也在東北、九州等地試行示範案，調節地區電力、試著以儲能系統提高併網系統量。
工研院綠能所王人謙副所長認為，政府的獎勵機制對儲能的發展非常重要。日本於福島核災後，推動「定置型鋰離子蓄電池引進支援事業補助金」，並進一步發展分散式能源系統；美國在2009年「復甦與再投資法案」投入1億8,500萬美元支持16個儲能示範計畫；德國2013年通過太陽光電系統（<30kW）之儲能設備補貼共2,500萬歐元，每1kW的太陽光電系統就給予660歐元儲能設備補助，增加小型太陽光電系統滲透率的同時，也讓儲能設備更有發展空間。
抽蓄水力獨占鰲頭，電池儲能後勁看漲
放眼全球儲能裝置容量現況（上圖），最大宗的儲能還是抽蓄水力，累計與規劃中之總裝置容量高達118GW。據國際再生能源協會（IRENA）統計，抽蓄水力占目前儲能的99.12％，抽蓄水力電廠發展較早且價格便宜，但受限於地理條件，且容易對水文、地質環境造成衝擊，未來的發展性較低。
目前各國積極發展主要為電池儲能技術，根據IEA分析，目前如鈉硫電池與鋰電池都已進入示範計畫的部署階段，商業化遠景可期。跨國企業如特斯拉公司在2015年5月推出Powerwall鋰電池儲能系統，6天內就收到38,000份家庭訂單、2,500份企業訂單，在小型儲能方面已有市場，也是我國產業可積極發展的目標。
王人謙副所長認為，以我國地理環境之條件，抽蓄水力的發展有限，我國目前既有的大觀、明潭等抽蓄式水力電廠，可滿足離岸風電日夜供需不平衡的能量轉移需求，不過在再生能源大量發展的未來，不占面積、不受環境因素影響的電池，才是更有發展空間的儲能技術。
改變使用能源的方式
王人謙副所長認為，目前我國鉛酸電池與鋰電池之產業技術已趨近成熟，可尋求國際大廠合作，參與國內示範場域，未來有機會共同爭取國際標案。「工研院發展鋰電池已經20幾年，我們臺灣也做很多後端的特殊電池，在技術方面可以朝向高端發展。」未來在電池芯部分，可持續投入開發低成本的儲能元件；在電源轉換器部分，可投入高功率半導體的元件開發，以提升我國儲能產業競爭力。
儲能技術的發展，將會改變我們使用能源的方式。在老舊電廠逐漸退役、用電需求逐步增加的情況下，我國即將面對缺電風險。填補缺口的再生能源要轉換成穩定可靠的能源，儲能技術將是關鍵、必要的一塊！電力不再是隨發隨用，而能隨時調配使用，正如特斯拉執行長伊隆‧馬斯克（Elon Musk）所言，「這將從根本上改變世界使用能源的方式。」
關鍵字：儲能,抽蓄水力,電網,電池,Tesla