台灣鋰離子電池儲能系統在電力市場應用現況、未來情境及發展機會初探

 

刊登日期:2021/10/5
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謝佩穎/工研院材化所
 
電池儲能系統中,屬鋰離子電池儲能發展應用最具商業化潛力,全世界不論是日、韓、中國等領先國家持續布局先進技術,歐盟、英、美等發展中的國家,近三年來亦藉由制定規則、平台來加速發展。電池儲能應用涉及多元利害關係人,其雖然是個全球議題,但解決方案深具地域特色,因此,若能探討在不同時間點、不同情境下的終端需求、逐步釐清系統端要的規格、進而布局技術藍圖,是個有機會跳脫由單一領域所找到的區域最佳解、進一步找到全域最佳解的好方法。本文以鋰離子電池儲能系統為例,整理電池儲能系統可扮演的角色及功能、分析儲能服務之利害關係人,說明台灣目前應用及發展現況,並探討台灣十年內較可能有商機的儲能應用情境,如:提供電網輔助服務、微電網/用電大戶/家用、電動載具停車場、醫療/軍事用途/移動儲能/競賽型電池儲能等情境,期能拋磚引玉,供相關先進找尋不同策略夥伴進行技術布局或相關主管機關訂定政策時之參考。
 
【內文精選】
前 言
再生能源大量併網是全世界必然的趨勢,為減少高再生能源發電占比因其間歇發電特性對電網(Grid)造成之衝擊,增設電池儲能系統(BESS)相較於增建傳統發電機組,在時效性以及相關限制條件下更具優勢。台灣正值國內儲能市場蓬勃發展階段,若能把握國內市場練兵機會,將更有機會藉由國內練兵進一步爭取國際市場商機。
 
電池儲能系統中,屬鋰離子電池產業鏈最完整,其應用產品相對其他儲能技術廣泛且成熟,因此本文以鋰離子電池儲能系統為例,說明台灣目前應用及發展現況,並針對台灣十年內較可能有商機的儲能應用情境進行探討,以更客觀務實的分析,期能提供決策主管機關導引策略及業界及早投入技術布局之參考。
 
鋰離子電池為主流發展趨勢亦為近十年主要商業應用
鋰離子電池全球市場需求蓬勃發展,從2015年的80 GWh,2020年快速成長到200 GWh(圖一),2030年上看2,000 GWh;其應用市場包含定置型儲能系統、動力電池、資訊及消費性產品等。雖然應用市場看好,但應用相關系統涉及多元利害關係人,各家廠商皆在既有的優勢下,持續技術布局及投資設備。由於在這個發展趨勢下,每個國家、每家廠商的起跑點及機會不同,因此需要的技術布局以及解方層次也不同,若能聯盟合作找到全域最佳解,有機會藉由聯盟加乘發揮整體的優勢。
 
圖一、國際鋰離子電池產業市場應用趨勢
圖一、國際鋰離子電池產業市場應用趨勢
 
儲能市場應用情境
對於電網而言,電池儲能系統可以提供電網容量、能量的服務,亦可以提供未來不同情境補足電網所需之虛功、實功的需求,以提供電壓支持、頻率調節等。主要可以分為13種應用情境,包括:提供電能套利、即時備轉容量、調頻備轉容量、電壓支持、全黑啟動、資源充裕性、減緩輸電系統壅塞、延後輸電系統及配電系統投資、時間電價帳單管理、降低基本電費、提高太陽光電自發自用、提供備用電力等;此外,虛擬電廠為國內近期熱議之政策,儲能系統可以提高電力用戶或用戶群代表參與提升需量反應能力及負載抑低達成率,未來將可能成為主管機關負載抑低政策的主力、實現虛擬電廠之關鍵。上述儲能應用情境能否順利發展,端視各國家及地方政府主管機關相關規則制定者,以及購買儲能服務之利害關係人的成本獲利是否能達到發展平衡轉折點。儲能系統在電網、用戶端的13種應用情境以及其利害關係人分析詳述於表一。
 
表一、儲能系統在電網、用戶端的應用情境以及其利害關係人
表一、儲能系統在電網、用戶端的應用情境以及其利害關係人
 
如何加速跨域結盟走出新局是未來關鍵
綜觀近年各國電池儲能系統的發展,日本主要強調先進技術布局;韓國則是於國內早期發展階段便結合電廠與電池廠的技術,布局電網儲能系統、大量並快速與國際廠商結盟進軍海外儲能市場,輔以高市占率為優勢布局下世代的技術及設備;中國以境內強大內需市場進行快速且大量跨域技術引進,並以融合跨域技術的架構孵育創新應用的機會;美國主要以系統商為平台、以品牌產品進軍國際市場為主要策略;而英國及歐盟則以制定規則,吸引符合目標需求的系統商提供產品或是服務,達到短期所需之目標,同時以…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》418期,更多資料請見下方附檔。

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