陳冠彰、黃奕儒、黃怡碩 / 工研院綠能所
近幾年儲能之發展迅速，各國政府開始積極推廣將大型的電池儲能運用在電力市場上。從法規的建置面，美國的監管機構FERC提出的法令Order 841，要求規劃儲能參與電力市場的公平機制；再到機制的發展演變，儲能系統的設置逐漸從單獨部署的方式轉變成混合電源的操作方式；我國政府在推廣儲能的政策上，也跟進國外的腳步，讓儲能系統可以單獨設置的方式進入日前輔助服務市場交易。本文主軸除介紹近期美國儲能參與電力系統的發展趨勢外，並提及我國儲能政策的演變，以及儲能參與電力市場後，未來可能面對的挑戰與困難。
【內文精選】
前 言
近幾年國際上越來越多國家使用大量的再生能源，由於受到再生能源間歇性之影響，再生能源發電無法一直維持穩定輸出狀態，使得維持電網穩定的難度增加。然而，大型儲能裝置其功能可提供電能時間移轉(Time-shift)，起到削峰填谷與穩定再生能源輸出等作用，因此電池儲能(Battery Storage)在電力市場上之運用，日益受到國際的重視。
儲能在美國電力市場上的發展趨勢
在美國，電池儲能於電力市場最新發展運用大多是朝向混合電源(Hybrid Resource)、共置場域以及儲能作為輸電設施(Storage as Transmission)的方式運作。接下來本文將針對這三項電池儲能比較常見之操作方式，以及目前的發展趨勢做詳細的分析。
1. 儲能混合電源與共置場域的運作方式
電池儲能搭配其他資源機制大致上分成兩種：第一種是電池儲能搭配再生能源，可以做到平滑化與電能時間移轉的作用；第二種是儲能搭配傳統火力機組(例如燃氣複循環機組)，利用儲能的特性讓火力機組更有調度彈性，可以節省成本，且更有效率地使用發電資源。而另一種型態是將電池儲能與資源單純共置於同一個廠址，但沒有混合搭配使用，而是儲能與資源以個別方式參與電力市場。共置場域有許多的優點，它可以減少土地的需求，並且共享併網設施、饋線容量以及變壓器等，也可以減少電網壅塞時的電能削減。
2. 儲能為輸電系統設施
電池儲能可作為輸電系統設施來參與市場運作。儲能作為輸電系統設備的功用，可將儲能放置電力壅塞常發生之地區，或是再生能源集中區域，以解決電能壅塞或是電能削減等問題。電池儲能單獨作為輸電系統設備起因於儲能剛開始的成本過高，業者擔心參與電力市場無法回收成本，所以輸電業採購儲能作為輸電系統設施。主要有兩種功能：其一，減緩電網擴張的投資需求；其二，與電力市場簽定合約，參與市場交易。輸電業採購儲能的成本由該區域供電業共同負擔，此種採購方式可保障儲能業者能夠回收建置成本。
儲能應如何放置以管理再生能源
上述說明了將儲能放置發電資源旁以作為混合電源的運用方式，以及單純與資源共置場所或是作為輸電系統設備單獨部署，那這裡就產生一個問題，儲能設備應該放置何處？是搭配再生能源以混合電源的方式？還是單獨部署的方式更能提供最佳的價值？
由圖一所示，可知單獨部署的儲能可帶來較高的價值，但從成本的角度而言，單獨部署也帶來較高的成本，其原因是開發商需要多個站點與電網互連，單獨部署則會失去共置場所能節省的建設成本。根據該研究粗略的估計，共置場所可以節省約為15 美元/MWh，其中約10 美元/MWh屬於稅收抵免，是指儲能搭配再生能源成為混合電源的形式會有相關的租稅減免，但前提是儲能須直接儲存再生能源，這租稅誘因政策將使混合電源比單獨部署更具吸引力。
圖一、混合電源與單獨部署價值比較圖
由表一可知，在美國加州有將近三分之二(64%)併網儲能是採取混合電源系統方式設置儲能設備，而不是將儲能設置單獨部署，但在其他地區，這個比例低於40%。由此可見，儲能裝置在美國各電力市場以混合電源形式操作以加州最為普遍，其餘地方發展混合電源的情況還不算盛行。
表一、儲能占再生能源之占比
儲能在國內電力市場機會與挑戰
1. 我國儲能系統參與電力市場的契機
我國近幾年也很積極推動儲能資源參與電力市場，在先前的儲能政策下，設定了於2025年建置儲能590 MW的容量目標，其中除了台電自建160 MW外，其餘430 MW則是透過電力交易模式向民間購買服務。然而，據了解在發生513與517事故後，台電正重新檢討儲能需求量是否需要提高。從2020年開始就有相關儲能系統參與電力市場交易的契機誕生：
(1) 雙邊合約自動頻率控制的調頻服務
最初開始以台電雙邊合約採購儲能作為自動頻率控制(AFC)的調頻服務，利用儲能快速充放的優勢，使…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》417期，更多資料請見下方附檔。