〈工業技術與資訊〉分散式能源崛起 -
透過「虛擬電廠」整合再生能源、儲能設備、備援電力等分散式能源,已成為能源管理新顯學(09/26/2021 鉅亨網新聞)
逐年攀升的尖峰負載,讓臺灣的能源使用規劃,成為各方焦點。跳脫興建更多電廠的思維,透過「虛擬電廠」,整合再生能源、儲能設備、備援電力等分散式能源,已成為能源管理新顯學。隨著再生能源占比逐步升高,為了解決供電間歇性的問題,能長時間儲存電力的「液流電池」也備受關注。
數 10 年來,臺灣傳統電力供應以大型電廠為主,想要解決尖峰用電問題,除了蓋電廠外,是否還有更省成本、更有效率的解方?
攤開臺灣的用電分布,若以 1 年 8,760 小時來看,臺灣每年用電最多的 200 個小時,對於電力系統產生的額外需求大約為 2GW,相當於年度用電尖峰的 5%,且大多集中在夏季。工研院綠能與環境研究所組長梁佩芳認為,若要持續蓋電廠,得先思考 2 個問題:一是電廠投資大、建廠時間久,還會面臨環保抗爭行動;二是只為了每年 200 小時的尖峰需求興建新電廠,似乎也不太符合投資效益。
其實除了大型電廠之外,民間也暗藏不少中小型的電力資源,像是散落在企業、工廠、住家裡的太陽能、風力、儲能設備、備援發電機、UPS 系統和電動車等。隨著供電挑戰愈來愈大,未來必須要更加靈活善用這些電力資源。「虛擬電廠」概念應運而生,「就是將分散式的中小型資源聚合起來,變成可靠的電力供應來源,就像一個可受控制的電廠。」
用戶代理人扮演關鍵角色
當傳統以大型機組為主的集中式電力系統,走向分散式電力系統後,原先單純做為電力的消費者,同時也轉為電力供給的產銷者。正因為聚集了各種不同類型的用戶參與,虛擬電廠有著更大的調度彈性,能在短時間內提供尖峰負載電力,也能為電力公司提供輔助服務。
相比過去台電控制大電廠,只要一個指令;當眾多小資源集結時,該如何有效管理就成了關鍵。這造就一個角色興起,也就是所謂的「聚合者」或「用戶代理人」(Aggregator),「他必須聚合用戶資源,就像一個統一窗口,去台電或電力市場報價,未來代理人會是新的商機。」
「虛擬電廠有很多不同機制,有些可以做出一桌菜,有些就是很專業的一道菜,不同公司的營運策略都不一樣。」梁佩芳表示,目前虛擬電廠在國際已有不少成功案例,以全球知名的德國公司 Next Kraftwerke 來說,旗下聚合超過 1 萬個用戶,裝置容量達 8GW 以上,並依據用戶特性,設計不同方案,有些投入電力交易市場,有些則投入輔助服務市場;特斯拉(Tesla)也在加州聚集旗下家用儲能設備 Powerwall 的用戶,向電力公司提供電網服務,當加州電力不夠時,便控制電池放電。
滿足五大條件 虛擬電廠商機可期
梁佩芳認為,虛擬電廠必須具備 5 項條件才能發揮其優勢。第一是 ICT 的基礎建設,為了讓代理人清楚掌握每個參與者的狀況,需要導入智慧電表等 ICT 應用,才能即時掌握數據。
第二是預測。代理人需了解電力系統狀況,進行負載預測,事先讓參與者知道未來幾天的用電趨勢,讓用戶有心理準備,提高用戶的參與意願,不至於突然收到斷線通知,措手不及。
第三是打造客製化方案。因應不同參與者的特性,客製化電力的供應狀態,而非所有人一體適用的規則,甚至是調整用戶的生產行為。比如台電大多在下午 1 點到 3 點的尖峰時間,要求降低用電,或許就能和工廠討論改變生產排程。
第四是對市場的了解。代理人需對市場敏銳,針對用戶屬性,細分成不同群體,參與市場上的不同計畫。台電現已要求,未來代理人參與電力市場,必須取得「合格排程者」(Qualified Scheduling Entity;QSE)的資格,代表代理人對市場有基本了解。
第五是決策技術。如何安排出最妥適的方法,讓參與者的成本降低,在電力市場獲得比較高的回報;同時也要有預先準備,當執行期間發生意外的話,如何啟動緊急機制,這些都需要依賴精密的排程決策。
雖然目前臺灣的虛擬電廠概念在仍在起步階段,代理人角色也仍舊偏少,但可以預期,台電的電力交易平台正式上線後,「臺灣的市場就會打開,未來參與電力市場服務會比以前更加自由、開放,只要聚合資源就能去交易,許多業者都在準備,商機可期。」
四大優勢 液流電池成儲能新星
在分散式能源系統中,再生能源和儲能設備不僅是其中的重要一環,兩者也有高度相關。隨著再生能源的占比逐漸增加,面對「看天吃飯」的間歇特性,更需要長時間的儲能設備,才能 24 小時供應綠電,而安全性更高、儲能時間又長的「液流電池」開始受到關注。
工研院綠能所組長張文昇指出,液流電池顧名思義「就是電池裡有液體流動」。液流電池包含 2 個大型的電解液桶槽,內含可儲存電力的活性物質,將電解液以管線輸送到中央元件,稱其為「電堆」。當需要充放電時,便透過泵浦將液體輸送至電堆,產生電子轉移,以此進行放電或儲電。根據電池種類不同,液流電池可使用多種不同金屬元素組成,目前最成熟的便是採用釩離子的液流電池系統。
比起傳統鋰電池,液流電池具備更多優勢。第一是安全,挑選電池首重安全考量,用水溶液安全性高,無爆炸跟自燃風險。第二是設計更有彈性,由於能量是儲存在液體裡,桶槽愈大,能提供的能量就愈多,根據不同應用情境,只要增加桶槽與電解液,儲存的能量與時間就能更多、更久。
第三是使用壽命長,深度充放電循環可超過 2 萬次,至少用 20 年沒問題,平均儲能成本攤提下來,在長時間儲存上比鋰電池更划算。第四活性物質在液體裡容易回收,即使電池長期使用後,裡頭的有價金屬也不耗損。
「液流電池屬於長跑型的選手,潛力上就是適合做連續長時間的放電和儲存,」張文昇說。這也是為什麼液流電池特別適合作為長時間儲能用途,面對間歇性的再生能源,可將綠電安全、穩定的儲存起來,扮演重要的調節角色。
由於能量是儲存在液體裡,桶槽愈大,能提供的能量就愈多,根據不同應用情境,只要增加桶槽與電解液,儲存的能量與時間就能更多、更久。
打造電堆 2 倍功率 創國際領先水準
早在 2008 年,工研院便意識到儲能會是未來電力系統的要角,率先進行小型的前瞻計畫,評估各種不同的儲能方法。直到 2017 年正式投入,在沙崙綠能科技示範場域打造液流電池系統。
張文昇指出,液流電池有幾個研發關鍵。第一也是最重要的,便是位於中央位置的電堆,「電池所有的功率跟充放電效率,都在那裡決定。」第二是電解液性質,由於活性物質儲存在液體裡,就像泡咖啡,水加太少,底部就會有很多顆粒沉澱,若能在相同體積中,溶解更多活性物質,就能儲存更多能量。第三是系統整合介面,如何讓液體流動的最好、耗電最低,牽涉到系統設計問題。
工研院在電堆上花最多心思,除了在結構設計面讓能源效率最大化,材料也經過最適化調整,比起市面上相同體積的電堆,工研院可輸出 2 倍以上的功率,居於國際領先水準。
應用範圍廣 積極導入產業
目前工研院已在沙崙打造一套 200 度電的儲能系統,近似於 2 萬顆手機電池的容量。未來沙崙場域希望可以達到電力自給自足達 50% 的程度,儲能系統能調節尖峰負載,也能支援夜間用電,甚至在停電時做為緊急備援電力。
工研院也將此套系統投入產業使用。工研院綠能所總監楊昌中指出,2019 年,工研院和中油攜手打造首座多元電力供應及儲能系統的智慧加油站「臺南前鋒路示範站」。因應未來的電車趨勢,中油率先啟動轉型,著手布建百分百使用再生能源的全綠能站體,提供加油站本身與電動機車充換電需求,其中的儲能系統便是採用安全性更高的釩液流電池。
今年 1 月,政府也通過「一定契約容量以上之電力用戶應設置再生能源發電設備管理辦法」,俗稱「用電大戶」條款,規範契約容量 5,000kW 以上的用戶,必須在 5 年內設置契約容量 10% 的再生能源,而液流電池也很適合推展至工業區和住商大樓。
除了國內的產業化進度外,目前也有國際電池材料公司,委託工研院進行測試工作,顯示技術已被國際認可。工研院也積極將技術技轉給臺灣電池和儲能業者,「透過扶植臺灣有潛力的廠商,讓此技術做到電堆百分之百 MIT,」楊昌中說。在分散式能源和再生能源的發展下,工研院持續以扎實技術力,協助臺灣迎接能源新時代。
完整內容請見:
https://news.cnyes.com/news/id/4729870
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跟進台積電 聯電宣布加入RE100 加碼承諾2050淨零碳排(06/01/2021 EIC環境資訊中心)
不讓台積電專美於前,晶圓大廠聯華電子今(1日)宣布加入國際再生能源倡議RE100,於2050年採用100%再生能源,同時再加碼宣布2050年達成淨零碳排,成為全球第一家宣布淨零碳排的晶圓業者,也是台積電之後第二家加入RE100行列的半導體晶圓業者,及國內第十家加入RE100的企業。
環境資訊中心記者 孫文臨報導
RE100是由國際氣候組織(The Climate Group)與碳揭露計畫(CDP)於2014年共同發起的全球再生能源倡議,邀請全球企業公開承諾100%使用再生能源的目標,包含星巴克、Apple、Facebook等全球已逾300家企業加入,總用電量約等於英國(全球第11名)年用電量,其中部分企業已透過自發自用、購買再生能源憑證 、購買綠電等方式達成綠電目標,目前台灣也有台達電、宏碁等10家企業宣布加入RE100。
台積電之後 聯華電子成為全球第二家加入RE100的晶圓業者
全球最大的晶圓製造業者台積電去(2020)年7月底宣布加入RE100,呼應全球再生能源發展趨勢,成為全球第一家加入的晶圓業者,由於高階晶圓製造為高耗能產業,消息一出震撼各界,不僅讓再生能源市場供不應求,台積電股價也屢創新高,更被譽為「護國神山」,不過,目前台積電尚未提出「淨零碳排」的具體目標。
如今,全台第二大的晶圓製造業者聯華電子(聯電)也跟進台積電,宣布加入RE100。聯電共同總經理暨首任永續長簡山傑說,氣候變遷已被視為地球永續的最大威脅,「在疫情緊繃的此刻,聯電抗暖減碳的腳步不停歇」,聯電選在世界環境日(6月5日)前,響應《巴黎協定》,承諾2050年淨零碳排,實踐地球公民的責任,為維護人類永續環境盡一份心力。
RE100主席金敏斯(Sam Kimmins)表示:「歡迎聯電加入RE100倡議,成為全球推動綠電市場變革的300家最具影響力企業之一。」他提到,聯電的承諾顯示使用綠電具有商業意義,鼓勵更多企業共襄盛舉。
聯電(UMC)於1980年由工研院出資成立,目前是全台第二大的晶圓業者,也是全球第七大半導體廠,在全球有12座晶圓廠,每月可生產超過75萬片約當八吋晶圓的產能。由於全球晶片市場熱絡,2020年聯電營收達1768億,創下新高,年成長率近20%。
根據聯電永續報告書,電力是聯電主要碳排放,約占七成以上,也影響營運成本高低,若台灣或新加坡的電價上漲1% ,估計每年營運成本將增加5000~7000萬;若未來台灣要比照新加坡的費率徵收碳稅,估計每年營運成本增加最多2億元。因此聯電多年來持續評估自設再生能源、儲能設施,以及推動節能與溫室氣體減量計畫。
聯電也化危機為轉機,盼透過綠色低碳技術,帶動成長潛力。工業局報導,聯電於新竹的8A廠設置節能措施,並於屋頂設置光電板,未來將擴展到其他廠區。8A廠長劉恩宏表示,「聯電將於2020年起推動『Green 2025』5年計劃,目標每年減少1%能源耗費。」
聯電表示,過去十年來積極推動節能減碳計畫,減碳效益累計達1226萬公噸二氧化碳當量,約於3萬多座大安森林公園年碳吸附量。2021年聯電決定進一步加入RE100行列,超前經濟部的用電大戶條款,短期目標於2025年達成使用15%再生能源、2030年採用30%的階段性目標,預計2050年可達成100%採用再生能源。
不只百分百使用再生能源 聯電將投資淨零碳排技術 目標2050碳中和
此外,聯電為達成2050年淨零碳排,將針對營運活動的直接排放、能源使用的間接排放,以及價值鏈產生的間接排放,具體實踐「淨零行動」三部曲,聯電將研發先進晶圓專工技術、提升能源使用效率,將半導體晶圓製造及IC終端產品使用階段的碳排降到最低。
聯電也要將再生能源推廣至價值鏈,目前已獲得美商應材(Applied Materials)、東京威力(TEL),以及美日先進光罩(PDMC)等逾500家供應商響應支持低碳能源,預期整體供應鏈於2030年將減碳20%、再生能源採用比例達20%,共同打造低碳永續供應鏈。
同時,聯電也要投資淨零碳排放技術,並參與碳抵減專案,來抵減不可避免或尚有削減技術限制的碳排放。
完整內容請見:
https://e-info.org.tw/node/231324
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用電大戶條款儲能 在 媽媽監督核電廠聯盟 Facebook 的最讚貼文
提供大家做參考,這些都是可對提升電網穩定運作發揮助益,確實可行的有效解決方案..... 提高再生能源韌性與供電穩定性,SEMI 智慧儲能委員會提三大建言..... (06/02/2021 TechNews科技新報)
SEMI 智慧儲能委員會共同主席暨台達電子能源系統解決方案事業處資深處長艾祖華表示,隨著再生能源的逐漸普及,儲能系統與設施的完備尤其重要。儲能系統可以儲存非尖峰或再生能源多餘電力作為備轉容量,也可以動態應用如提供調頻服務與支撐故障穿越(Fault ride through)。總體來說,是未來再生能源產業發展與穩定電網的重要推手與關鍵要角。
五月台電兩度大停電,缺電與電力供給不穩議題再度受到重視,對此 SEMI 智慧儲能委員會考量將來會有大量再生能源進場,發電方式受間歇性、不可預測性挑戰,容易引起頻率與電網電壓不穩,提出三大建言。
作者 Daisy Chuang
SEMI 智慧儲能委員會提出儲能相關策略建議,方向包括:
1. 再生能源搭配儲能 VPC(Voluntary Product Certification,自願性產品驗證)
2. 用電大戶儲能參與輔助服務
3.饋線與變壓器容量有效利用,提高儲能併網容量,輔助電網穩定
一、再生能源應搭配儲能 VPC:透過提供額外補貼方式,增加再生能源裝置搭配儲能的比例:有效的儲能系統可以穩定再生能源輸出,使更多的綠電併網,提高電力系統的使用效率及發電的經濟效益。但對大多的再生能源發電業者而言,增設儲能系統是額外的設備投資,如無適當補貼或躉購費率的調整,反會降低民間投資意願而減緩再生能源產業普及。
為鼓勵業界投資再生能源,建議可透過制定差別躉購費率,依據其再生能源裝置可達成的輸出變動率控制程度給予不同的購電價格。此舉並非增加整體成本,而是將原先為了克服再生能源波動、計劃在電網上的投資移轉到發電端,也將穩定電網的部份責任轉移到發電業者。此舉預期將增加再生能源的投資及普及速度,同時減緩對電網的衝擊。
二、鼓勵用電大户投入儲能整備:倡議開放用電大戶參與台電的電力輔助服務,提高儲能設備的投資報酬率:根據經濟部公告之《一定契約容量以上之電力用戶應設置再生能源發電設備管理辦法》,規範契約容量 5,000kW 以上用戶,必須在 5 年內設置契約容量 10% 的再生能源。其中因條款註明設置儲能系統可履行再生能源的義務量,部分業者可能採用低價設備僅應付檢查,平日不操作以避免壽命衰退以及增加維護成本,使其平衡電網效益未能發揮。
為鼓勵用戶採用優質設備,並確保電網需要降載時可以適時放電,建議政府開放用電大戶參與台電的電力輔助服務,並設定較低費率,以平衡義務投資與效益,預期亦可帶動產業正向發展,提供具有競爭力的儲能系統。
三、盤點基礎線路、提升饋線有效利用:針對現階段電網基礎設施之不足,重新盤點並完整規劃布局:因再生能源為間歇性供電,PV 發電站饋線及變壓器容量在非尖峰及夜間時段可提供儲能系統應用,日落後的用電尖峰更需要足夠的替代能源來穩定電網。而現階段全台饋線、變電所等基礎設施普遍不足,或因拉線距離太遠而造成成本過高。針對此一現況,除了需要新建輸配電線路及變電站,既設的的 PV 發電站,閒置變電站等基礎設可重新盤點,對冗餘時段與容量進行有效利用,必能提高輸電量及電網穩定效益。
智慧儲能委員會認為能夠提高再生能源使用效率、調節電網的儲能設備其重要性更為不可忽視,若政府與業界能加速儲能發展,方能輔助再生能源應用,進而對症下藥克服缺電及電力不穩之問題。
SEMI 智慧儲能委員會共同主席暨台達電子能源系統解決方案事業處資深處長艾祖華表示,隨著再生能源的逐漸普及,儲能系統與設施的完備尤其重要。儲能系統可以儲存非尖峰或再生能源多餘電力作為備轉容量,也可以動態應用如提供調頻服務與支撐故障穿越(Fault ride through)。總體來說,是未來再生能源產業發展與穩定電網的重要推手與關鍵要角。
完整內容請見:
https://technews.tw/2021/06/02/semi-energy-storage-advice
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