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減碳政策先鋪路 全球一起攻儲能
能源轉型的前哨站
[作者 木言]   2024年05月29日 星期三 瀏覽人次: [1440]

顧名思義,所謂的儲能就是指把能量以某種形式存儲起來,在需要時再釋放出來使用的過程。而儲能的目的主要是為了提高能源利用效率、平衡供需、穩定電網、以及促進再生能源的發展。


儲能的形式有非常多種,所採用的技術也相當多元,包括機械能、電化學能、電磁能、熱能、化學能等。不同的儲能技術各有優缺點,適用於不同的應用場景。例如,抽蓄水力發電適合大規模、長時間儲能,而電池儲能則適用於快速響應、靈活調度,也是目前主流的儲能形式。


儲能市場大躍進 新興地區成亮點

隨著能源轉型和再生能源的發展,儲能的重要性也更受到重視。根據市場研究單位Precedence Research 的報告指出,全球儲能市場將呈現穩定成長的態勢,市場規模將從2022年的 447 億美元,一路成長至2032年的1679億美元,複合年增長率為 14.20%。意味著儲能市場存在著龐大的成長潛力。


該報告強調,儲能市場成長的主要驅動因素可以歸結成四點,包含再生能源整合需求增加、政府政策支持、技術進步與成本下降、以及對電網彈性與可靠度的需求提升。


在再生能源整合方面, 隨著全球對再生能源(如太陽能和風能)的採用不斷增加,對儲能解決方案的需求也隨之增加,以平衡間歇性發電並確保電網穩定性;至於政府政策,則是各國政府紛紛轉向支持儲能技術的發展和部署,以實現其減排目標並提高能源安全。


另一方面,也由於儲能技術不斷進步,讓其成本不斷下降,對更廣泛的應用更具吸引力,包括住宅、商業和工業部門等。再者,由於氣候變遷的因素,極端天氣事件和自然災害的頻率和強度不斷增加,強化人們提高電網彈性和可靠性的意識,並促成儲能系統的採用度提升。


至於各個區域發展上,Precedence Research 指出,新興市場將會是主要的成長地區,包含 亞太地區、拉丁美洲和非洲等,這些新興市場的儲能需求預計將大幅成長,並為服務與方案供應商帶來機會。



圖一 : 全球儲能市場將一路成長至2032年的1679億美元。(source:Precedence Research)
圖一 : 全球儲能市場將一路成長至2032年的1679億美元。(source:Precedence Research)

歐美日領頭走 政策加持放利多

歐盟

也由於綠能與再生能源趨勢的崛起,能源儲存也是目前各國的重要政策。歐盟是全球推動能源轉型的領導地區,並大力支持儲能技術發展與應用。歐洲儲能政策主要目的是支持和促進儲能技術的發展和應用,以實現其能源轉型願景,即提高可再生能源比例、減少碳排放、增強能源安全和提升電網靈活性。


具體的政策包含:歐盟清潔能源一攬子計劃(Clean Energy Package),該計劃為儲能設定了明確的目標,並提出了促進儲能發展的政策措施,例如簡化許可程序、消除市場准入障礙、提供財政激勵等;歐盟能源系統整合戰略(Energy System Integration Strategy),則是強調儲能在實現能源系統整合和靈活性方面的關鍵作用。此外, 許多歐洲國家也制定了自己的儲能政策,以支持本國儲能產業發展和應用,例如德國的儲能補貼計劃、英國的智能系統和靈活性計劃等。


美國

至於美國,儲能政策則是在聯邦和各州來落實,旨在加速儲能技術的發展和應用,同樣也是以實現能源轉型、提升電網可靠性和降低碳排放為目標。以聯邦政府為例,即推動《降低通膨法案》(Inflation Reduction Act;IRA),是美國近年來最重要的氣候和能源法案,為儲能提供了大量的稅收抵免和其他激勵措施,包括投資稅收抵免(ITC)、生產稅收抵免(PTC)等。


另外,也推動能源部儲能大挑戰(Energy Storage Grand Challenge),這是一項由能源部發起的計劃,旨在加速下一代儲能技術的研發、商業化和部署,目標是到2030年將儲能系統的成本降低90%。


日本

日本的儲能政策主要圍繞實現碳中和、提升能源安全、促進可再生能源發展保障電網穩定等四個面向。尤其是日本政府已提出2050年實現碳中和的目標,而儲能是作為實現這一目標的關鍵技術之一,因此受到高度重視。例如2022年3月內閣通過《能源使用合理化法》修正案,擴大儲能系統的建設,特別是電網級大型儲能。2023年通過《GX推進法》修正案,加快去碳化進程,推動綠色轉型。


而為了刺激儲能產業的發展,日本也祭出了多項的財政激勵,包含提供補助金,提升企業與家庭安裝儲能系統的意願,同時也降低初始投資成本。另外也訂定稅收優惠,對儲能系統相關設備和投資給予稅收優惠,提高投資回報率。


此外,日本也對於市場的機制進行大量的鬆綁,包含放寬容量市場,允許儲能系統參與容量市場,通過提供備用容量獲得收益;鼓勵儲能系統參與調頻、調壓等輔助服務市場,提供電網穩定性支持。更重要的,則是許儲能系統參與電力交易市場,通過低買高賣獲取利潤。



圖二 : 歐盟清潔能源一攬子計劃(Clean Energy Package),該計劃為儲能設定了明確的目標,並提出了促進儲能發展的政策措施。
圖二 : 歐盟清潔能源一攬子計劃(Clean Energy Package),該計劃為儲能設定了明確的目標,並提出了促進儲能發展的政策措施。

台灣

而在台灣,目前也正積極推動儲能政策的發展,以響應全球的節能減碳與能源轉型的趨勢。此外,由於台灣地處多天災的區域,包含颱風與地震等,維護電網穩定也是驅動儲能政策的重要因素。


近期台灣最重要的儲能政策以「2050淨零排放路徑」為主軸,它以2050年淨零排放的目標,並將儲能視為實現這一目標的關鍵技術之一;再者,推動電力系統與儲能關鍵戰略行動計畫,旨在透過強化電網基礎設施、提升系統調控能力和推動電網數位化,來整合高比例再生能源,確保供電平衡並提升系統韌性。


為了進一步推動儲能產業的成長,台灣政府也訂定了裝置容量目標,預計在2025年達到1.5GW、2030年達到5.5GW的儲能裝置容量目標,屆時也將累積規模超過2000億台幣的市場規模。目前台灣在儲能應用方面已有多個成功案例,例如台電台南鹽田光儲合一場域、 台中火力發電廠儲能系統、離岸風電儲能示範計畫等。



圖三 : 台電台南鹽田光儲合一場域以提高電力系統韌性及再生能源滲透率,於 2020 年啟用。(source:台電)
圖三 : 台電台南鹽田光儲合一場域以提高電力系統韌性及再生能源滲透率,於 2020 年啟用。(source:台電)

分散式能源抬頭 虛擬電廠受關注

而與儲能產業息息相關的,就是現在漸受注目的虛擬電廠(Virtual Power Plant;VPP)應用,它是一種新型的能源管理系統,透過先進的通訊和控制技術,將分散式能源、儲能系統和可控負載整合起來,像傳統電廠一樣參與電力市場的運作。


虛擬電廠的主要組成部分包括分散式能源(太陽能發電、風力發電、水力發電、生物質能發電等)、儲能系統( 電池、抽水蓄能、飛輪儲能等)、以及可控負載系統,它是可調節用電時間或用電量的設備,如空調、電動汽車充電樁、工業用電設備等。


虛擬電廠的運作原理大致可分為以下的四個環節:


1.數據採集與監測:透過感測器和通訊網路,實時採集各個分散式能源、儲能系統和可控負載的運行數據。


2.數據分析與預測:利用大數據分析和機器學習等技術,對採集到的數據進行分析,預測電力供需情況。


3.優化調度與控制:根據電力供需預測結果,通過智能算法對分散式能源、儲能系統和可控負載進行優化調度,實現電力供需平衡。


4.參與電力市場: 將虛擬電廠整合後的電力資源,作為一個整體參與電力市場的競價和交易。


至於為什麼需要導入虛擬電廠?主要的理由是透過分散式的能源架構,可以提高能源利用效率,充分利用分散式能源,減少棄風棄光。再者,也可以增強電網穩定性,利用調度儲能系統和可控負載,能夠平抑電力供需波動,增強電網穩定性。最重要的,是這種方式可以大幅降低用電成本,它透過參與電力市場競價,能夠降低用電成本,提高經濟效益。而為分散式能源也可以促進清潔能源的發展。



圖四 : 虛擬電廠應用與儲能產業息息相關。(source:Enel X)
圖四 : 虛擬電廠應用與儲能產業息息相關。(source:Enel X)

技術與商業模式待突破

儲能市場雖然前景廣闊,但在發展過程中仍面臨諸多挑戰,其中最主要的就是技術本身的挑戰:


1.成本高昂:儘管儲能技術成本近年來有所下降,但與傳統發電方式相比仍較高,限制了其大規模應用。


2.技術尚不成熟:部分儲能技術如液流電池、氫儲能等仍處於發展初期,技術成熟度和可靠性有待提升。


3.循環壽命有限:大多數儲能技術的循環壽命有限,需要定期更換,增加了運營成本。


4.安全問題:儲能系統存在火災、爆炸等安全隱患,需要嚴格的安全管理和監控。


儘管市場方面成長可期,但現今仍處於商業模式不成熟的狀況,各種儲能的商業模式仍在探索中,也缺乏成熟的盈利模式和投資回報機制。再者,雖然進入成本相較其他產業較低,但由儲能系統參與電力市場的規則和機制尚不完善,因此也存在著市場准入的障礙。


另外,目前全球的儲能產業多是受到政府政策的支持,因此政策的連續性和穩定性,就成為儲能產業能否持續發展的一大關鍵,更是影響投資者信心的指標。


儘管儲能市場面臨諸多挑戰,但隨著技術的持續進步、政策的推演和市場的漸趨完善,儲能產業的發展前景仍然是十分廣闊。同時,儲能作為能源轉型的重要支柱,在未來能源系統中的角色地位也會越來越吃重,並扮演著關鍵的作用。


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