【綠色觀點】十個儲能九個騙?認識要綠電不停電的關鍵

再生能源對電力系統供需平衡與電網運轉產生影響,這時我們就需要電力輔助服務這個武器。電力輔助服務的 4 大武器是需量反應、儲能系統、發電機組及自用發電設備,我們今天就來介紹這其中特別關鍵的角色:儲能系統。
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本文作者曾弘毅,在人生的黃金時期投入太陽能產業,一路跌跌撞撞,因而得到兩個結論:1.未來真正實用的太陽能應該都不是眼下所見的技術;2.由於大環境的多工與複雜化,想靠單一技術去振興某個產業的時代,也已不復存在。目前正在探索結合太陽能(再生能源)發電、儲能、電力調度技術、金融的新興商業模式,也是綠學院綠色帶路人。

原文《十個儲能九個騙!?》刊登於綠學院,INSIDE 獲授權刊登。

今年(2019)即將由春天進入夏天之際,全世界有越來越多的區域,出現某一天的再生能源發電量超過了傳統燃煤電廠的發電量;除此之外,全世界也有越來越多的燃煤電廠經營不善甚至倒閉—時代的巨輪預示著,再生能源的使用已經進入不可逆轉的階段。從立足臺灣、放眼天下的心境來看,不論是否應該以核養綠,我們真的已經準備好面對這不可逆的變遷階段嗎?

我們之前的專欄文章談過,再生能源發電對電網的關鍵問題就是間歇性、不易預測性,為什麼呢?因為現在的再生能源技術是看天吃飯的。我舉個實際的例子你就更有感覺了,在風力良好的天氣狀態下,英國的風力發電總發電量相當於 12 座核子反應爐,這個很厲害吧,真的不需要核電廠了。然而在去年(2018)五月底,英國發生了超過一星期幾乎不吹風的天氣,促使英國在當年度六月即加快與日立簽訂建置核能發電廠的協議。我們試著設想,若你是個球隊的老闆,你的球員該上場打球的時候,他去「睡覺」不能上場了,你敢把進季後賽的指望全押在這個球員身上嗎?

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活潑的再生能源對電力系統供需平衡與電網運轉產生影響,這時我們就需要電力輔助服務這個武器,使系統發電及負載得以維持平衡、確保系統穩定,即使再生能源發電量瞬間減少很多、甚至陡降到歸零,我們也不用擔心害怕。

電力輔助服務的 4 大武器是需量反應、儲能系統、發電機組及自用發電設備,我們今天就來介紹這其中特別關鍵的角色:儲能系統。

談到儲能,許多人的心中立刻五味雜陳,再生能源的轉換效率已經不高了,若是搭配上同樣會有功率損耗的儲能系統,而且儲能系統這麼貴,回收年限遙不可及,大家一窩蜂追求這個解決方案,真的合理嗎?再者,臺灣幾乎沒有像樣的儲能產業供應鏈,倒是中國大陸整個產業鏈發展地相當完整,現在做儲能,錢不都給中國大陸賺走了嗎?

這就是我和其他幾位綠色帶路人,要開始一系列「儲能白話文運動」的原因。電力輔助服務是一個工程問題,而不是價值觀判斷的理念問題,我們要破解這其中無謂的誤解,從電網設計的全局思維出發,以技術、政策、法律、市場為支點,為你建構系統性的儲能知識框架,助攻在綠色產業裡尋找機會的人、工作者、創業家,以及政策制定者。我們還會在這個系列中,提出我們對於臺灣發展儲能產業可能的解法。

首先,我們來理解儲能系統在電網裡扮演什麼角色。想像電網是一條大河,煤、石油、天然氣、核能是穩定供應電力的主流,再生能源則像是成千上萬條支流,匯入主流,大河的下游是電力使用者,如果支流的水量忽然大幅變多了,下游的用電量又基本保持不變時,水位就會升高,會有水災的危險;如果支流的水量忽然大幅減少了,下游的用電量又基本保持不變時,水位就會降低,會有停水的危險。

這時,如果有個「水庫」居中做個「削峰填谷」調節:水多的時候儲存起來,水少的時候放出來大家用,這就是儲能的角色,他的一舉一動可是決定是「水災」還是「旱災」,這是非常關鍵的角色!

儲能在哪三個地方設置最有用?發電端儲能、電網端儲能、用戶端(需求端)儲能

水庫可以在一個超級大的水源地集中設置,例如翡翠水庫,這在電網中,就稱為發電端儲能、細分一點還有電網端儲能;也可以在成千上萬的地方設置小水池,例如你家社區的游泳池,這在電網中,就稱為用戶端(需求端)儲能。

現在國內還沒有開始營運的電網端儲能,也沒有太陽能光電業者願意拿出他們的獲利設置發電端儲能,當然更不可能有像樣的用戶端儲能。因此,如果運氣不好真的發生了「水災」或是「旱災」,目前是靠著台電這頭大牛調度抽蓄水力機組和燃氣複循環機組進場救援,充當臨時演員(註一),然而這些臨時演員是非常昂貴的,不是像你想的機器擺在那裏不用錢。

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所以電力輔助服務的錢,不管是需量反應或是儲能系統,都是該花且總有一天一定會花的錢,因此不如提早準備。然而,由於國營電力事業提供廉價電力的角色,台電已連年虧損,儲能有可營利的商業模式,加入「削峰填谷」的陣容嗎?

當然有!下一篇,我們從歐洲、美國、韓國等電力自由化的國家,談13種儲能作為基礎的電力調度商業模式。(註一)更多分析請見《太陽能和風力發電併網的神救援!三分鐘帶你搞懂電力輔助服務

  ※歡迎在接下來的儲能產業小聚與你見面多聊聊:

No.78 業界唯一!儲能系統供應鏈上中下游競爭分析全圖解
No.79 天生我才必有用!第一次就聽懂各種儲能電池最適合的應用場景 


責任編輯:Mia


【社會數位轉型】連假出門不塞車、推動漁港再生,經濟部打造永續交通生態圈

智慧運輸時代來臨,全球競相投入無人載具與數位交通研發,希望在未來行動力的佈局搶得先機。從陸地、海洋到空中,無人機以整合 AI、5G 技術為核心,應用場域超乎想像,不僅能帶動產業升級與經濟成長,在解決社會問題上也有許多可能性。
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聯合國預估,2030 年全球將出現 43 個人口超過千萬的巨型城市,而 2050 年將有 7 成人口居住於都市。城市人口密度持續增加,為交通帶來更大考驗,需要用更有效率的方式來管理。而在臺灣常見因車流量過大造成塞車、事故頻傳,以及偏鄉交通不便、公共運輸使用吸引不足、燃油車輛帶來環境污染等問題,也可望透過發展智慧交通迎刃而解。雖然短時間內還無法真正落地、普及,但種種想像已顯現出智慧運輸系統(Intelligent Transport System,ITS)的重要性。

智慧運輸科技是一門跨領域的技術,包括 7 大關鍵新興科技 iABCDEF 中的i(IoT,物聯網)、A(AI,人工智慧)、D(數據科技,DataTech)、E(邊緣運算,Edge Computing),並涵蓋資通訊、能源與電子等產業。面對接踵而來的挑戰,經濟部技術處與工業局合作,配合交通部、科技部、工研院、資策會等跨部會單位,關注企業與民眾的需求缺口,擴大各項交通科技創新服務的實驗場域。希望加速資通訊及智慧交通應用落地,推動產業轉型與數位經濟發展,更處理公共議題,建立更好的居住環境。

交通車載設備一站式整合 為國內實現物物相聯

未來在 5G 環境下,物聯網能讓各種設備、軟體、網路服務等更快速的相互連結,透過虛實整合應用與民眾進行深度互動,達成高速運算、低延遲通訊、萬物聯網的目標,這也是目前持續發展如智慧交通、自駕車所必備的條件。

當交通與運輸更加智慧化,將為國內業者帶來新商機,相關產業鏈例如雲端軟體服務、影像辨識與人工智慧分析、路側設備業、道路安全警示以及周邊的系統整合、工程顧問、二輪車安全聯網等,都是發展智慧交通智慧系統重要的環節,而智慧交通控制服務也是相當重要的一環,當交通號誌的紅綠燈控制做最有效的安排時,將可使路網中的車流運行更加順暢,也能減少更多的廢氣與碳排放的產生。

資策會智慧系統研究所(系統所)組長黃暉慈指出,發展一站式整合的關鍵之一在於道路上的路側設備(Roadside Unit,RSU)與安裝在車內的車載裝置(On Board Unit,OBU)兩者間的跨設備溝通,過去常因各家技術及介面規格不一、各類型設備分屬不同廠商維護、跨部門協調等原因難以整合,若要產生對民眾更具價值的應用相對是一大難題。

以建立永續智慧交通環境為目標,經濟部技術處匯集各法人能量,致力於運輸資源、資訊的整合共享,提升協作效能。

「比方說像各縣市智慧公車站牌就都長得不一樣,以及路側設備分屬不同部門管理:如交通局的號誌、工務局路燈管理處的路燈、警察局的 CCTV 等等,設備跟服務多為各單位獨立運作,資源無法進行有效的整合」黃暉慈表示。因此,為提升協作效率最佳化,經濟部技術處與資策會系統所合作,發展多元資訊的智慧交通作業系統,以建立共通平台之概念,打破廠商之間的資訊串接藩籬並能協同合作,減少資料使用者、管理者必須面對不同格式資料的困擾,以達成資訊交流的通透性與共享目的。

黃暉慈說明,智慧交通作業系統(Transport OS,TOS)是一套能整合各項遠端設備的管理平台,透過 TOS 函式庫讓程式介接、遠端佈署與應用開發都變得更簡單。「我們希望藉由一套共通的標準格式進行資料的收集,協助業者在設備管理、資料管理、資料分析上都能更加簡易有效率。」經由系統的整合,能自動化遠端監控路側設備的運行狀態,偵測錯誤並通知管理者,並以AI感測蒐集車輛、事故等應用數據。「省下開發系統和串接的功夫,業者能專注在設備功能的強化。」經濟部計畫透過整合性資訊服務,改善當今運輸走廊壅塞問題,未來國內車廠在技術發展上也能突破國外母廠的限制,打造出門無縫、用路安全、交通順暢的智慧運輸系統。

黃暉慈舉例,假如 CCTV 的監控影像出現雜訊、模糊、被遮蔽或鏡頭偏移,或工業電腦網路斷線等異常發生,系統都能即時發現問題,發出警示,「本系統具備彈性擴充功能,可協助業者介接提供更多加值應用,例如接入 RTSP 串流影像也能做到如智慧化判斷車輛是否違停的科技執法應用。」此外,TOS 的另一特色就是會將蒐集到的數據生成可視化圖表,有效地傳遞資訊,以利使用者能迅速評估狀況、做出因應。

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提升船舶監測效率 給予閒置港岸新生命

除了陸地的交通,海洋也是智慧運輸科技的發展重點。資策會系統所蔡政鴻組長分析,臺灣四面環海、海岸線長達 1,000 多公里,每年海洋經濟產值高達近 6 千億,「物流、漁業之外,還有觀光娛樂,光是用漁船載客出海磯釣每年就可賺超過百億,把安全性做好會很有市場。」

資策會系統所在經濟部技術處科技專案的支持下,採納百家以上產官學研機構與專家的建議,以海港數位轉型需求的高可靠邊霧協作物聯網技術為主,規劃「近岸船舶監測系統」,與相關業者、海巡隊合作,加強港岸船舶的管理效率。

蔡政鴻說,過去在智慧漁港常常做的是智慧照明,當然智慧照明在節能與管理上有很多好處,但除了漁港好像放在其他地方也很好,對於漁港的特色比較沒有凸顯出來。現在漁港面臨的問題是利用度不高,漁港資產閒置,最主要原因是來自過度捕撈,導致海裡無魚可抓,因此產生閒置問題,海洋資源的永續是主要的解決方法,除了生態保育,另一個是漁業漁港的轉型,從過去過度捕撈的抓來吃,轉型到生態體驗的旅遊價值,傳統漁業要轉型到娛樂漁業,發揮觀光旅遊的價值,從中帶來收入,魚就不用補那麼多,海洋資源才可永續。美國的漁業統計,休閒釣魚的經濟效益是商業捕魚的九倍,因此休閒釣魚的發展,其實是可以取代商業捕魚的部分經濟能量,進而減少捕撈。

以基隆市政府為例,2017 年便率先制定娛樂漁業島礁磯釣自治條例,管理認證核發與收費標準,並陸續導入科技管理工具,以船舶自動識別系統(Automatic Identification System,AIS)對磯釣船舶實施監測,採用邊霧運算技術,藉由與鄰近船舶、衛星等設備交換資料,當磯釣船訊號消失或離岸太遠,就會發出警示,建立數位治理機制,確保磯釣活動的安全戒護工作落實,保障業者與釣客的活動安全。另外磯釣證申辦,過去都要上班時間臨櫃申辦,造成不便。現在將磯釣證上網申辦,結合磯釣船出船單,送到漁港的海巡安檢流程,到磯釣船舶的海上航跡訊號勾稽,完成一套完整的服務鏈路,讓安全與方便形成基隆磯釣發展的重要後盾。使過去出海捕魚轉變成載客釣魚,減少捕撈,生態得以生息,漁民也有生計,還帶動釣具產業的發展。

其實智慧交通早已悄悄融入在日常生活,我們對數位票證的依賴度不斷增加,新零售時代的物流配送越來越快速。然而各種進步將可能衝擊原有的就業市場,該如何引導人才轉型也是重要的社會課題。

且讓我們試著想像,在交通的流動中,有出門運動、買菜的銀髮族,有通勤的白領上班族,有趕著上學的學生與接送孩子的父母,每個人的移動需求都能被滿足。經濟部技術處期望從技術專業角度,協助打造更人性化、友善的交通環境;同時,企業也能從競爭轉為合作,共同為產業創新轉型與減少污染的社會企業責任努力,創造更多就業機會;政府也能減少治理、管理的成本,持續優化交通運輸系統,形成社會美好的循環。