【綠色觀點】儲能概念股夯,但你對儲能系統了解多少?

儲能概念股成了新明牌,但投資之前你對儲能系統了解多少呢?
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本文作者陳貽評,專長電力系統與微電網系統,人生的精華歲月躬逢其盛遇到第一波儲能系統商業應用爆發期,參與建置臺灣第一套大型電網級儲能系統(高雄永安案),另一案屏東林邊智慧微型電網則獲得 2015 年 APEC ESCI 智慧電網銀質獎,開發專案擴及菲律賓與印尼等,現任大同大學電機系兼任助理教授及綠學院綠色帶路人。

原文刊登於綠學院,INSIDE 經授權轉載。

股市頻創新高,全民瘋股票,許多媒體順勢提出什麼幾大明星產業、什麼什麼概念股,日前朋友因為知道我在儲能產業裡工作來打聽哪支股票可以買,我才赫然發現儲能概念股已經名列投資建議榜首!

儲能概念股夯,但真相是,你根本就不太懂儲能,也不太懂儲能系統的上中下游供應鏈,你在買儲能的什麼商機都不知道,就隨便拿自己的錢開玩笑。

我在人生的精華歲月躬逢其盛遇到這幾年儲能系統商業應用爆發期,參與建置臺灣第一套大型電網級儲能系統,算是少數有資格替儲能說話的。因此,我將從實務經驗的角度,為你建構系統性的儲能系統知識框架,協助你正確判斷商機的落點,助攻所有不在儲能產業、但想要透過投資分享紅利的你。除了投資之外,這篇文章對想要採購儲能系統的公司也會非常有幫助,可以協助正確決策,大幅減少你探索及試錯的時間、金錢等成本。

大型儲能系統像是水庫居中做個「削峰填谷」調節,水庫是一套複雜系統,儲能自然也不例外。儲能系統從原材料到系統可以分為七層,有些會拆分成更少或更多,我建議不需要花時間糾結在分幾層上,這種糾結拿來搞學術可以取得相當的成就,但這裡主要是為了讓你方便理解。我們將專注在最廣泛應用的鋰電池儲能系統,如果你想要了解更多其他種類的儲能電池,你可以回頭看綠學院的系列文章

我們現在立刻來替儲能系統開箱!請先花一分鐘看下面這張圖:

儲能系統。資料來源:盛齊綠能

儲能系統第一層:原材料及電池材料

儲能系統需要電池作為基礎。原材料主要是礦區,電池材料指的是正極、負極、電解液、隔膜,上圖沒有顯示出來,倒是在《如何判斷電池技術大突破是世紀大騙局還是真革命?》一文有各種材料與原理的完整說明。這裡基本上各家都已經有了各自的站位,競爭較不易,且上游的資本密集度很高,要在這裡存活,口袋得很深。可能有的機會落點在電解液、隔膜這兩塊。

儲能系統第二層:電池芯 (Cell)

把這些電池材料組合在一起,就成為電池芯。雖然每個設計差異很大,不過為了簡單理解,一個 1MW 儲能系統大約會有 14,000 顆電池(以 20 安時為例),大概是十台特斯拉電動車 80,000 顆電池的容量,只不過儲能系統用的電池比電動車的大很多。

目前電網與電動車的應用場景中,鋰電池的正級材料大體上可以分成三大類:鈷酸鋰 (LCO)、磷酸鐵鋰 (LFP) 與三元材料 (NMC)。臺灣及中國大陸因為追求 CP 值,以磷酸鐵鋰、俗稱鋰鐵電池為主;日本 Panasonic 與韓國 LG/Samsung 則是三元材料、俗稱鋰三元,這讓他們在電動車市場很吃香。除材料分類不同之外,同廠牌的電池又會區分不同規格、等級,適應不同的應用場景,如果不是行內人,一定眼花撩亂。

很多人喜歡幻想臺灣能出現一家世界級的電池芯廠,這是不實際的。臺灣市場小,研發出來也沒什麼市場,而電池需要大量的訂單才有試錯和調整的機會,再加上大陸電池芯競爭已經非常激烈,想要彎道超車已經太遲了。

儲能系統第三層:電池模組 (Pack)

每個電池芯就像是軍中的單兵,不可能靠著單兵就可以行動,不過可以把很多電池芯串併組合在一起成為模組,一個電池模組通常至少有 100 顆電池,這樣管理比較方便。

模組廠就是負責這段的組裝技術,他們在製作模組時,會建立第一層小型電池管理系統,並將消防防護機制也設計在內,以防止電池芯之間的延燒,這部分同時也是通過國際安全認證如 IEC、UL 重要的一環。這裡同樣資本需求密集度高,因為這樣才有經濟規模與價格競爭力,而且你還得知道要賣到哪裡去,否則累積大量庫存,公司很容易周轉不靈。

儲能系統第四層:電池機櫃及電池管理系統 (Rack and BMS)

把 14~21 串電池模組像抽屜一樣收起來,就是電池機櫃,為了要管理電池芯和模組,需要更高一階的電池管理系統,給電池命令,他才知道要怎麼行動,電池管理系統也會時時檢查每顆電池芯的狀態,並盡量維持電池芯之間的平衡。大部分生產到電池機櫃等級的公司,都會附上電池管理系統當成是服務的一部份,購買者不需要自己開發,以免你拿去亂用不小心燒起來,為了賠償問題大家吵不完。

儲能系統第五層:功率調節器 (PCS)

功率調節器是連接電池機櫃與電網應用的關鍵,它可以雙向轉換,放電就是將電池的直流電轉換成一般電力公司的交流電,充電則是把一般電力公司的交流電轉換成電池的直流電儲存起來。需要跟電網溝通的機器設備都需要雙向轉換的功能,只是看是用什麼方式做,例如電動車就是靠著充電樁,可以把交流電轉直流電,或是反向直流轉交流。

功率調節器需要連接電池管理系統和下面會提到的能源管理系統間的各種通訊,資料採集和傳輸量的複雜度相當高。臺灣只有少數公司銷售功率調節器,國外則有很多成熟的品牌可以選擇,相對來說機會較小。

儲能系統第六層:能源管理系統 (EMS)

不管是節能、創能、儲能、智慧系統整合,只要牽涉到許多用電設備、發電設備、儲能設備等之間的整合工作,都需要一個能源管理系統,儲能系統自然也不例外。

在儲能系統中,能源管理系統是涵蓋控制器的整套監控系統,除管理功率調節器何時充放電,還包含監視電池儲存的環境溫溼度、消防系統、門禁系統等,相當於儲能系統的大腦。能源管理系統要能跟電池管理系統、功率調節器對話,若調度地不好,就可能出現安全設計上的漏洞,這也是韓國儲能電池起火事故的原因之一。

各種應用場景需要不同的能源管理系統,很少有電池廠或模組廠能把手伸這麼長,因此能源管理系統算是較有商機的一塊了。要注意的是,有時我們會看到一些標題類似「EMS 廠搶進商機」的新聞,這時要小心分辨它指的是電動車 EMS 還是儲能 EMS,電動車 EMS 廠做的是車用電子零組件,像是車上的儀表板、觸控面板等,這跟儲能 EMS 做跟電網溝通的工作是有差異的。

儲能系統第七層:儲能系統及系統整合 (SI)

買儲能系統不像是買電動車,更多時候你需要的是客製化設計,畢竟每個需要儲能系統的應用場景都不同。因此你需要選擇一個系統整合商來替你把整套儲能系統組裝起來。系統整合商通常會開發能源管理系統,以確保它採購來的各式零件,能達成優秀的執行品質。

恭喜你,你已經完全理解儲能系統了!下一篇,我們來分享如何成功說服老闆買儲能系統。

責任編輯:Mia
核稿編輯:Anny

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