日本儲能技術現況與趨勢

 

刊登日期:2015/11/11
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材網編輯室/工研院材化所

包括先進國家、新興國家在內的世界各國正積極推動太陽能發電、風力發電等再生能源的運用。日本藉由固定價格收購制度( FIT )的助力,太陽能發電、風力發電等再生能源的導入量亦急速增加中。

然而,隨著導入量的增加,不得不正視電力系統所帶來的影響:太陽能發電會因為雲的流動、風力發電會因為風速而有所變化,透過「儲能技術」,可吸收此類再生能源在短時間內的輸出變動,緩和對電力系統造成的影響。可暫時儲蓄電力的「儲能」技術被視為當前解決問題的手段而受到矚目,白天利用太陽能發電來儲存電力,於傍晚後使用;或是晴天儲存電力,於雨天使用。除了電池以外,氫能、熱能等多元的儲能技術也在持續研究開發中。
 


圖一、日本再生能源發電量逐年攀升

歐洲在 2006年因為用電需求的平衡瓦解,曾發生大停電。各電力公司為了避免大停電的發生,而配合用電需求,開始縝密控管火力發電廠等發電機的輸出功率。然而,隨著再生能源的增加,經常會出現超出火力發電廠負荷能力的大量用電。日本再生能源的導入量增加在 2014年 9月趨於明顯,肇因於日本九州電力公司決定暫緩再生能源連結電網申請之決策,之後,北海道、東北、四國及沖繩等地的電力公司也紛紛表示跟進。受此影響,日本經濟產業省經過評估過後,乃重新發表 FIT 之運用制度,讓電力公司能更縝密地管理再生能源的輸出功率,以儘快解除連接保留。各電力公司之所以不得不採取連接保留,是因為再生能源的電力供給量增加,恐導致與需求量之間的平衡瓦解。因此,擁有高應答性、易於大容量化的儲能技術開始受到矚目。電力公司、再生能源業者等開始投資儲能裝備,將剩餘電力暫時儲存起來,以便有用電需求時,再釋出使用,並測試再生能源製造的電力是否能被有效運用。

各式各樣再生能源的儲能技術如雨後春筍般冒出,除了電池、儲氫等常見的技術以外,亦有利用高速旋轉的巨大飛輪、電車下坡等來儲存能源的嶄新技術。隨著今後太陽能發電的設置量增加,白天有剩餘電力時,可在傍晚過後使用,或是作為雨天時的備用電源,將可減少發電廠的建設成本。而將能源轉換成氫氣或是壓縮空氣,並進行儲存的技術,可適用於長時間儲存大量再生能源。目前這兩項技術均處於實證驗證階段,目標在於 2020 年付諸實用化。相較起來,將再生能源利用水電解等轉成氫氣,再以燃料電池方式提供電能;或利用壓縮機等將再生能源電力壓縮成壓縮空氣,再透過燃氣渦輪等轉成電力的方式,其儲存罐較容易加大,比大型二次電池等更適合大容量化。至於飛輪則在應答性方面表現相對優異。

具代表性的儲能電池有鋰離子電池及鈉硫( NAS )電池、全釩液流氧化還原電池等,具有應答性高等特長,已率先展開實用化,並有大型太陽能發電廠採用於調整電力需求的實績案例。在價格方面,1kW 約為數萬~20萬日圓。除此之外,亦可運用在儲氫、壓縮空氣儲存、蓄熱、飛輪等,目前均已經展開技術實證,不久可望邁入---以上為部分節錄資料,完整內容請點選下方檔案瀏覽。


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