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再生能源儲能市場發展現況

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一、前言
針對未來再生能源與儲能產業發展,相關先進國家如美國、歐盟及日本等將它列為重點發展產業。其中美國總統歐巴馬提供23億美元的貸款用於支持再生能源發電、儲能系統等技術發展;並增加60億美元長期投資於再生能源發電技術與輸電設備,45億美元於擴展電力傳輸範圍以及電網建設。在各國的推波助瀾下,預期未來全球再生能源產業可望持續擴大,預估產業規模如表1所示。隨著各國政府積極投入再生能源產業發展,「儲能」將是促成再生能源產業發展與應用的重要關鍵。

表1 全球再生能源市場規模
二、再生能源儲能市場現況
再生能源發電中,普遍應用的技術包括風力與太陽能發電,但由於太陽能及風力發電受自然條件影響,造成電力不穩定,需透過儲能系統平穩電壓後再與電網結合,因此,蓄電是再生能源產業未來發展重要課題之一。
再生能源發電系統分為並網式及獨立式。並網式的大型太陽光電廠及風場,根據美國能源部委託國家再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory, NREL)評估發現:「如果太陽能及風力發電占系統供電比例達百分之十以上,其可靠度會對整體供電系統產生衝擊。」因此,並網式的大型再生能源發電廠需要儲能裝置;並網式的小型太陽能或風機則因為其發電量小力,可以直接透過電網回傳至電力公司,或經過變電器直接使用,因此不需要儲能。至於獨立式供電系統,多半應用於電網不及之偏遠地區,儲能在獨立式發電系統則非常重要。另外還有一些路燈、景觀照明設備結合小型風機或太陽能板來供應夜間照明之電力,其裝置也會有儲能之需求。表2所示為再生能源儲能需求。

表2 再生能源儲能需求
根據美國市場研究機構Lux Research估計目前全球能源儲存市場為24億美元,若目前全球有10%並網的風場使用電池儲能裝置,單就電池市場預估將達到500億美元。日本富士經濟(圖 1)預計2014年再生能源儲能規模可達2050MW,其中太陽能發電占41%,風力發電占59%。

圖1 2014年再生能源儲能市場規模
三、再生能源儲能裝置技術發展概況
常用的儲能裝置包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池,目前世界各國的風能及太陽能發電系統廣泛使用的為膠體密封鉛酸電池。
至於研發中的儲能技術分別有:電化學儲能的部份,包括氧化還原液流電池,如釩電池、鈉硫電池和大規模鋰離子;電學儲能系統有超級電容器;動能儲存系統如飛輪儲能;位能儲能系統有空氣壓縮儲能系統。
針對太陽能發電及風力發電之儲能裝置需求,及各種電池儲能技術選擇中,其主要的考量因素整理表3所示。其中,成本是再生能源儲能選擇最優先考量之因素。而表4為現有及發展中之電池商品化情形,鉛酸電池因具價格優勢,是目前最常用之儲能電池。而鈉硫電池為日本最新研發的產品,其效能高達一百萬瓦,目前在西明尼蘇達的風場接受測試。Xcel Energy公司亦計畫在明尼蘇達州南部建立一個年產能1100 MW的風力發電機組用的鈉硫電池。

表3 再生能源電池儲能之功能性需求

表4 再生能源電池儲能商品化概況
四、結論
綜觀上述,針對再生能源儲能裝置之未來商機,政府目前推動的電池安全及標準制定,鎖定輕型電動車、新興能源等儲電系統應用整合發展,配合再生能源產業的持續發展,儲能需求將隨之擴大。
且全球多種儲能技術的研發中,尚未有任何一項技術勝出,面對未來的新需求,台灣廠商應針對主要應用需求及商品化關鍵因素,尋求技術突破,以建立進入產業障礙及提昇產業競爭力。

來源:
作者:工研院IEK  ITIS計畫 產業分析師  林幸慈
出版日期:2009/04/10