能源儲存與尖峰燃氣電廠誰划算,南澳試算見真章

作者 | 發布日期 2017 年 09 月 11 日 8:00 | 分類 太陽能 , 能源科技 , 電力儲存 follow us in feedly

隨著鋰電池產能開出、價格持續下探,產業界逐漸有共識能源儲存的成本將如同先前的風能與太陽能一樣快速下降,這也引發了一個新辯論:尖峰負載使用傳統的尖載燃氣電廠來應付,跟使用電網級能源儲存,哪個比較划算?



許多研究機構、學者已經以各種模型進行試算,而南澳也提供了一個比較的機會,2016 年 5 月,南澳關閉州內最後一座燃煤發電廠,風能與太陽能佔總能源來源比率高達 46%,預期到 2025 年還會升高到 67%,這使得南澳面臨相當大的能源轉型挑戰,極端氣候更對南澳的電網造成重大負擔,2016 年 9 月、2017 年 2 月,南澳電網都因極端氣候造成供需失衡而發生大斷電,因此,如何應對尖峰壓力,成為南澳的重要課題。

2017 年 8 月,伍德麥肯錫(Wood Mackenzie)為首的顧問團隊以南澳情況試算,在目前,不論以純粹電力供應來看,或是考量尖峰應對能力,天然氣都還佔上風。電力供應均化成本部分,天然氣價格要高漲到每 MMBTU 13 澳幣,複循環燃氣發電成本才會與風能、太陽能相當,不過澳洲天然氣價格近年來處於低檔,上次達到 13 澳幣左右已經是 2008 年中的高峰 ,2009 年以後天然氣價格大體上在每 MMBTU  7 澳幣以下,2014 年中以後更在 5 澳幣以下。而在每 MMBTU 7 澳幣的天然氣價格下,當前不論既有或新建複循環燃氣發電,都比太陽能、風能有競爭力。

而若考量尖峰應對能力,幾種選項中,不論是太陽能配合能源儲存系統,或是純粹的電池能源儲存系統加計充電費用,都還比應對尖峰的開放循環燃氣發電廠(Open Cycle Gas Turbine,OCGT)的成本來得高出許多。

然而,隨著太陽能、風能、電池成本逐年快速下降,到了 2035 年狀況已經不同,以尖峰應對來說,電池儲能的成本已經可望成為幾種方案中最低,太陽能加上能源儲存系統的成本也可與尖峰燃氣發電廠在天然氣每 MMBTU 7 澳幣價格下的成本相當。純粹比較電力供應均化成本部分,太陽能與風能也都已經比複循環燃氣發電更便宜。

太陽能加能源儲存可能會成為主流

另一方面,就應對尖峰以及電網各種意外狀況的能力來說,電池儲能系統的反應速度仍然遠比燃氣發電廠更快,這使得即使電池尚未降價到可讓純粹轉移用電時間的應用在經濟上划算,卻已經可先做為各種穩定電網功能的應用使用,這樣的發展路徑,可讓電池儲能產業的發展障礙相形降低。電池業者也正積極遊說電力公司,表示就整體商業模式來看電池儲能更為划算,因為電網建置一座尖峰燃氣發電廠,每天只在尖峰時使用,大多數時間閒置,結果是要攤提 10 年才能攤提完成。

以南澳的狀況來說,每天電力供需有兩個障礙處,一是凌晨 2~4 點時,因為電力需求低而造成複循環燃氣發電必須關機,二是傍晚 5~7 點時,太陽已經下山,但住宅用電卻是高峰,造成電力供給缺口,尤其每年 2 月時缺口最大,往往需要自鄰州輸入電力。使用能源儲存,將可把凌晨的多餘電力儲存起來,供給傍晚尖峰使用。只要設置 400 百萬瓦,160 萬度的電池能源儲存,就能完全不需輸入電力或啟用尖載燃氣發電廠。若這個預期成真,對天然氣與燃氣發電產業來說可就會是個壞消息,不過燃氣發電不會完全消失,因為電網為了安全因素,會保留部分尖載燃氣電廠做為備援。

無獨有偶的,美國能源部所屬的國家可再生能源實驗室(NREL)也於 2017 年  8 月發表分析報告指出,太陽能搭配能源儲存系統就當前來說,在經濟上都不如單獨的太陽能划算,不過,到了 2020 年,狀況很可能會有所不同,假設 2020 年太陽能滲透率達 15%,直流太陽能電池與電池儲能系統考慮聯邦稅務補貼後將勝過單獨太陽能系統,而若是太陽能達 24%,則各種太陽能加上能源儲存系統,都將遠比單獨太陽能划算。

不同地理條件下的試算會有所不同,但大趨勢是一樣的,也就是當太陽能佔電力來源比例越高,能源儲存的重要性與經濟效益就越高,到 2020 年時,太陽能加能源儲存很可能會成為主流。

不論是探討能源儲存取代尖峰電廠的可行性,或是計算太陽能搭配能源儲存,大趨勢都相同,各產業調研機構已經逐漸重視電池成本快速下降,以及能源儲存系統能夠對電網有多種裨益的效益,繼太陽能與風能成本大降對能源領域造成劇變之後,電池成本的快速下降將緊接著成為另一個重大改變因素。

(首圖來源:pixabay)