電池正在加州開始取代尖載火力發電廠,然後呢?

作者 | 發布日期 2019 年 07 月 11 日 9:00 | 分類 能源科技 , 電力儲存 follow us in feedly

電池儲能最明顯的取代目標,就是尖載電廠,興建一座電廠,結果只在少數尖峰時間才啟用,顯然不符合經濟效益,而在綠能先鋒的加州,已經開始以電池儲能取代尖載火力發電廠,在單純的經濟效益推動下,電池儲能取代尖載火力發電廠的趨勢應該會很快擴及全球,不過,接下來呢?

為了因應尖峰用電的尖載電廠,往往是最沒效率的電廠,一方面全年大多數時間停機,只有尖峰時間開啟,尖載電廠就基本的會計攤提就不划算;另一方面,為了因應尖峰彈性應變需求,尖載電廠無法使用最有效率的技術,以燃氣電廠而言,尖載電廠通常為單循環電廠,能源效率遠低於複循環電廠。也就是說,尖載電廠不僅發電成本高,發電產生的碳排放也較高。

燃油電廠的成本與碳排放還比尖載燃氣電廠更高。用電池儲能來取代尖載電廠顯然是個不需多加思考的決策,既能省錢又能減碳,加州早已開始取消新建尖載燃氣發電廠的計畫,改用分散式能源包括電池儲能、需求反應等技術取代,2017 年底,加州公用事務委員會(California Public Utilities Commission,CPUC)拒絕支付供電安全補貼,要求電力公司太平洋瓦電(Pacific Gas & Electric)以分散式能源來取代 3 座既有燃氣尖載電廠,最終於 2018 年 1 月授權太平洋瓦電以電池儲能來取代 3 座電廠,這是加州以電池儲能來取代既有尖載電廠的開始。太平洋瓦電於 2018 年 7 月提出 4 個電池儲能計畫,總容量 567.5 百萬瓦,總儲能容量 227 萬度電,將連接至加州蒙特雷郡莫斯蘭丁地區。

電力公司南加州愛迪生(Southern California Edison)同樣在加州政府的壓力下,取消了加州圖拉郡最大城市奧克斯納德的 262 百萬瓦燃氣發電廠計畫,改以分散式能源儲存系統取代。

奧克蘭市的西奧克蘭,原本有座燃油尖載發電廠,造成當地空氣污染與氣喘患病率上升,東灣社區能源(East Bay Community Energy)將拆除舊有燃油發電廠,改成 20 百萬瓦(megawatt)容量,8 萬度電儲能容量的鋰電池儲能系統,來解決尖峰用電需求,而不會在社區排放空氣污染。

儲能事業尚未找到合適商業化方式

加州持續這樣的取代行動,對於應對尖峰用電來說,當前主流的 4 小時儲能時間的電池儲能系統,剛好最為適用,許多尖峰時間發生供需瓶頸的地區,位於人口較多的市中心,對電力公司來說,安裝電池儲能設施,有助於避免居民反對火力發電廠汙染的抗議聲浪,就目前而言,以電池儲能取代尖載火力電廠,不論就經濟面還是非經濟因素,都是不可避免的趨勢。

即使電池儲能的能源是來自於中載或基載火力發電,例如複循環燃氣發電,雖然因為能源效率高於尖載火力發電,儲能後在尖峰使用,取代能源效率較低的尖載火力發電廠,還是能有減碳的作用,能為減碳做出貢獻,但下一步呢?若電池儲能能將尖載火力發電都取代完了,還能如何再更進一步協助減碳,該如何進行?

目前產業界認為,下一階段,儲能的角色,將在於協助可再生能源提升所占能源比例,在可再生能源大量取代火力發電時,由大規模的能源儲存資源提供電網系統彈性調度的能力,這就不是目前主流的 4 小時規模,只為因應尖峰以及特殊狀況的鋰電池儲能系統可以因應,而是要專長於長時間大量轉移用電時間的系統,目前最成熟的技術為抽蓄水力發電,然而,受到環境保護的顧慮,現在很難再新建水壩,即使能興建,工程浩大曠日廢時,頂多是將既有的水壩改建新增抽蓄水力設施。

長時間大量轉移用電時間的各項技術,目前都正苦苦掙扎中,包括液流電池、液態金屬電池、壓縮空氣儲能、重力儲能,儲冷、儲熱等領域,許多新創事業都尚未能找到合適的商業化方式。若各國要達成減碳目標,2030~2040 年代將會需要大量的長時間儲能解決方案,從目前的發展看來,都還看不出哪個技術較可行。

各國政府有需要提早開始押注,大力推動其中一項長時間儲能技術,以免屆時缺乏大量轉移用電時間的工具,而妨礙進一步提升可再生能源占總用電比例?或許還是船到橋頭自然直最好。押注某一技術,在技術變化如此快速的時代,很可能才剛下重注,卻已經過時,與其如此,還不如分散風險,每種可能的技術都嘗試看看,而經濟需求自會推出最合適的勝利者出線。就像鋰電池儲能剛發展時,經濟效益備受懷疑,如今因為電池成本下降以及相關控制技術進步,用於取代尖峰電廠,已經勢不可擋,雖然背後有像加州政府的大力推動,但根本上還是本身發展已達具經濟效益的緣故。

(首圖為南加州愛迪生與特斯拉合作的大型鋰離子電池儲能設施;來源:Southern California Edison

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