機電大廠 ABB:微電網若無能源儲存,可再生能源比率最高也可達 50%

作者 | 發布日期 2015 年 10 月 05 日 16:08 | 分類 環境科學 , 能源科技 , 電力儲存 follow us in feedly
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一般認為,獨立微電網若沒有能源儲存系統,可再生能源佔總發電來源比率最高只能達到 4 成,不過瑞士及瑞典跨國機電及自動化大廠 ABB 於 2015 年 9 月參與舉辦於巴塞隆納的全球微電網創新論壇(Microgrid Global Innovation Forum)時表示,只要加上自動化系統輔助,獨立為電網的可再生能源最高比率可達 5 成,也還不需要能源儲存系統的輔助。



ABB 於 1988 年由瑞典通用電機(ASEA)與瑞士的勃朗包維利(BBC)合併而成,為全球最大的機電與工程公司之一,經營電力、自動化、機器人等領域。在全球微電網創新論壇上,ABB 研究不同的微電網可再生能源滲透率比率,從僅佔尖峰用電需求 30% 的低滲透率,到中滲透率的佔尖峰用電需求 50%,以及高滲透率的佔尖峰用電需求 100%,三個不同的情況來分析,其中,ABB 微電網全球業務經理 Pablo Astorga 表示,在低滲透率的情況下,只要系統商設計正確且維護恰當,根本不需要額外資本投入。

當可再生能源超過尖峰 30% 時,就必須加裝自動化系統來因應微電網穩定供電需求,不過,這樣即可支撐微電網到滲透率 50%,如風能 35%、太陽能 15%,而不需額外的能源儲存系統。

當滲透率越接近百分之百,如 75%、80% 或 90% 時,就必須有某種程度的能源儲存系統。即使可再生能源容量佔尖峰容量 100%,受限於容量因數問題,仍然有可能有部份能源是來自諸如柴油發電機,風能容量為 100% 尖峰用電容量時,實際發電度數可能佔用電度數的 7 成,若是太陽能則可能只佔 5 成。

但是,若是系統設計正確,並以正確的方式最佳化,可以光靠自動化系統就支撐到 50% 滲透率,Pablo Astorga 表示雖然不是每個系統都能達到這樣的目標,但他的確有實際見過這樣的實例。

 

選擇正確的可再生能源組合策略

Pablo Astorga 認為,雖然微電網的經驗不能直接套用於傳統大型電網,不過他認為在傳統大型電網上,也一樣可接受更高的可再生能源滲透率而不會造成問題,以美東賓州、馬里蘭州、紐澤西州電網三州並聯而成的北美最大中央電力調度控制系統 PJM 而言,Pablo Astorga 認為滲透率達 30% 也不成問題。

對於微電網而言,選擇正確的可再生能源組合策略相當重要,若是整合不佳,將會導致系統出現頻率與電壓變化,並需要柴油發電機不時開開停停,因而需要許多柴油發電備轉容量,結果反而變得依賴柴油,違背大多數複合式微電網計畫想要減碳的初衷。相對的,若是正確整合,技術上能達到完全不用依靠柴油發電機,只是實務上並非每個計畫都能達到最佳的理想狀況。

ABB 有許多微電網計畫內建能源儲存系統,例如於西澳的「大理石吧」(Marble Bar)複合電廠,有 320 千瓦發電容量的柴油發電機、300 千瓦太陽能電池發電陣列,以及 500 千瓦的飛輪能源儲存系統,在此一微電網,太陽能供應 60% 電網的日間用電需求,因而每年節省 40.5 萬公升燃料。

在西澳德古盧沙(DeGrussa)銅礦與金礦,ABB 整合原有的柴油發電機與 10.6 百萬瓦太陽能發電及電池能源儲存系統,預期在 2016 年能每年節省 500 萬公升燃料,達 20%。

Pablo Astorga 表示,在微電網之中建置更多可再生能源的理由很明顯:因為可再生能源的發電成本越來越低,而化石燃料的成本則變動性很大,使用可再生能源不只是減少碳足跡,同時也等於做能源成本的避險。

ABB  認為就發電的均化成本面相來說,最佳可再生能源滲透率在 60% 到 80% 之間。

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