〈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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最近詢問的人很多,包括想回購給家人朋友。我相信這跟最近疫情變化有關⋯🥲
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說真的這波Delta牽出的確診案例沒有五月中時多,但為什麼擔憂的程度沒有比較少?一來可能是變種病毒,二來可能因為疫情是從幼兒園起的。哪一個爸媽會不擔心小小孩🥲~
我個人覺得幼兒園跟長榮機師基因定序不同,代表變種病毒其實已經隱藏在台灣社區裡。只是輕症或無症狀者居多,要剛好有篩檢才會發現。所以即便已經降到二級,我覺得生活可以放鬆,但心態不行。我每天該做的清消防疫,一樣不少。
昨天我又拿到UV1最新報告(之前它就已經有長庚大學實驗確認能滅除新冠病毒的報告):
🔺這個實驗證明UV1除菌棒:
✔️距離1公分、照射5秒鐘,可產生11.48焦耳的紫外線UV-C
✔️距離5公分、照射5秒鐘,可以產生2.075焦耳的紫外線UV-C
⚠️新冠病毒基本上只需要5焦耳的UV-C就可以被消滅!
所以這項新的報告不只是強化之前的實驗結果,更進一步提出更精準的數據告訴大家:
🔜#你手上用的這一隻UV1 紫外線除菌棒對新冠病毒是有用的!
(我把數字表格放在留言處讓大家看看)
原本覺得我實在買太多這類產品了🙄⋯但我真的每一個都天天在用:
🔺酒精噴瓶/UV1除菌棒一定隨身攜帶🔜我早上到電台錄音間一定會用UV1「掃射」😂錄音間的桌子、各式按鈕、迷你麥克風⋯(因為這些都是前一個主持人跟來賓剛剛用完的東西😅)
🔺採買的東西或包裹一進家門,一定先用大酒精噴霧槍「掃射」過。
🔺一回家一定先脫下所有外部衣物,連同背包提袋等放進浴室或小房間,用大型紫外線消毒燈照射15到30分鐘
🔺口罩/車鑰匙/卡片/手機,這些我覺得最髒的東西😂,就會丟進紫外線消毒盒裡消毒
不同的東西其實都有它不同的適用時機跟地點。以除菌棒跟除菌盒來說,兩個都是上市公司產品,品質各方面都比坊間其他同類產品令人安心:
《威潤UV1紫外線殺菌棒》
#威剛科技子公司 #威潤出品
#百分之百台灣製造
▪️快速有效的消毒:
‼️委託 #台灣長庚大學實驗測試,並且核發正式檢驗測試報吿
🔜3秒鐘內可以消除99.8%的SARS-CoV-2(新冠病毒學名)
🔜兩個60mW的UV-C LED發出265nm波長的強紫外線(此對常見病原體最有效)
▪️智能保護裝置:
翻轉超過90度時自動關閉電源,以防止直射眼睛。
▪️100%MIT:
100%在台灣設計製造
▪️大容量充電電池:
充滿電可以連續使用90分鐘
▪️攜帶方便:
UV1重量大約 138g 比手機還輕
※不用更換燈泡,燈泡壽命10000小時(以每日使用90分鐘為例,可使用18年)
《威剛紫外線殺菌盒》
▪️1500ML超大容量:
手機、口罩、奶瓶、奶嘴, 化妝刷具、手錶、眼鏡、餐具⋯均可使用
▪️紫外線+臭氧雙重殺菌:
185nm UVC 最有效的短波紫外線!殺菌效果最佳!
▪️一鍵開機及定時設定:
操作超方便簡單!老人小孩都會用!
▪️絕對密封及安全設計:
真的做到 #密不透光!開蓋立即關機!確保UV不會照射到眼睛!(這點是我覺得最厲害的👍🏻)
🔜可完全消除有些人擔心的紫外線光不小心照射到眼睛或皮膚的疑慮
▪️USB供電:
可接行動電源/筆電/手機充電器…隨時隨地進行消毒不設限(很多人放在車上,外出一上車立刻丟進零錢/信用卡/紙鈔/小朋友玩具物品等進行消毒)
※燈泡壽命約5000小時(如果每天使用1小時,可使用13.6年)
若以CP值來說:除菌盒團購價一個不到$1000,真的很划算!有些人家裡車上辦公室各放一個😂。還有粉絲跟我分享:去年買的口罩最近拿出來覺得有霉味,放進消毒盒一下就完全沒有味道!真的實用大推!
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