未來電網穩定全靠儲能，SMA 結合帕特萊克打造最強儲能戰隊

今年 3 月初，因高雄興達電廠開關場事故，造成位居南北供電系統樞紐的龍崎超高壓變所發生跳脫，進而釀成北至基隆南至高雄的全台大停電事件。該事件不僅再次突顯電網穩定性的重要性，同時因為台泥綠能彰濱儲能電廠中兩台 SMA Solar Technology （以下簡稱 SMA）SCS 2900 集中式儲能變流器成功協助讓瀕臨崩遺邊緣的電網頻率恢復穩定，進而帶動儲能系統建置的需求量。隨著再生能源電力占比的不斷提升，儲能系統的重要性勢必水漲船高。

為了達到 2050 淨零排放目標，政府規劃 2030 年之前的短中期目標會優先建置技術已成熟的太陽光電及風力發電。2030 年至 2050 年的長期目標則極大化佈建裝置容量，預計 2050 年太陽光電設置裝置量達 40～80GW，離岸風電則達 40～55GW，屆時再生能源將占整體電力配比的 60%～70%。不僅如此，政府提供誘因扶植本土化優勢前瞻能源，包括地熱、海洋能及生質能，預計屆時前瞻能源的設置裝置量將達 8～14GW。

▲ 台灣 2050 淨零排放路徑及策略總說明（Source：國發會）

儲能已成電網關鍵，整合技術則為儲能重中之重

台電綜合研究所吳成有博士表示，再生能源的建置已然成為必然趨勢，但再生能源卻有間歇性、時間性與波動性等限制與缺點，隨著再生能源的占比愈來愈高，勢必會對電網的穩定性造成衝擊，所以必須要有一些調解的機制來解決，儲能系統即為最佳的選項之一。

為了推動儲能系統，經濟部設定 2025 年儲能目標 1500MW，在原有的 500MW 功率型儲能（頻率調整）及 500MW 能量型儲能（削峰填谷）之外，新增由 PV 太陽光電業者在地面光電案場自建 500MW 儲能的「光儲合一」競標機制。除了功能率型儲能中由台電自建 160MW 之外，其餘 840MW 則交由民間業者建置，隨後台電再經由電力交易市場進行採購。

除了電池儲能（亦即電化學儲能）之外，市面上還有飛輪、抽蓄水力及壓縮空氣等其他物理儲能技術存在，但受限於能量密度低、保養或建置成本高、性價比差、地理條件限制等缺點，短時間內很難看到突破性的發展，所以目前仍以電池儲能為主流。

吳成有博士剖析道，目前儲能系統發展的重點不在電池技術的突破，而是整合技術的推展上，也就是透過管控機制，包括運用 AI 人工智慧進行再生能源電力及負載的預測，在優化儲能系統調節的同時，進而將儲能整合到電力系統中（包括電動車併網）。為了推動上述整合技術，台電也於 2021 年正式啟動「電力交易平台」，以便將民間發電資源引進電力市場，此外也推出包括調頻／即時備轉等輔助服務，以及削峰填谷等能源服務。

針對儲能與電網的整合技術，也從過去 Grid Following 電網跟隨型儲能，以及當前的 Grid Supporting 電網支持型儲能，逐步朝向 Grid Forming 構網型儲能技術發展。SMA 大中華區銷售總監王正佳進一步指出，在能源轉型的強勢推動下，再生能源廠電廠將逐步取代化石燃媒電廠，屆時同步發電機將無法繼續提供旋轉慣性來穩定電網，隨著愈來愈多的再生能源納入電網，恐將造成電網崩潰風險。對此，SMA 提供基於 Grid Forming 構網儲能技術的儲能系統，能透過虛擬慣性的提供，以及短路容量與系統強度的提升來穩定電網。

儲能供應商與系統整合商的最佳組合

支援 AFC 自動頻率控制功能及 Grid Forming 控制技術的 SMA Sunny Central Storage（SCS）大型電站級儲能系統，已經為全球各地併網專案與微電網建置的最愛。截止 2021 年底，該系統全球裝機量已超過 4GW，這也讓 SMA 成為全球出貨量最大的 PCS 儲能變流器製造商之一。

早在 2018 年，在吳成有博士帶領下所建造的全台第一座百萬瓦級 2MW／1.5MWh 鋰電池儲能系統平台之專案中，就採用了 SMA SCS PCS 大功率儲能變流器。在 2021 年 3 月底正式啟動的 5MW／5.12MWh 台泥綠能彰濱儲能電廠，又再度看到它的身影。在這個亞洲首例提供 24 小時電力頻率調整服務的台電儲能專案，是由 SMA 在台合作夥伴帕特萊克公司設計、整合的國內首座大型 AFC 儲能電廠，帕特萊克提供於國內領先業界自主開發符合 IEC62933 安規架構的電網管理系統，該系統整合 2 台 SMA SCS 2900 集中式儲能變流器，台泥集團旗下能元科技所提供的三元鋰電池系統以及儲能相關的輔助系統，為當下國產儲能系統技術占比最高的系統。

帕特萊克工程部經理李祖安表示，SMA 旗下 SCS PCS 變流器之所以能在台電先後兩次儲能專案中雀屏中選，並在全球各大儲能建置案中廣受歡迎，除了身為在台合作夥伴對 SMA 產品有著十分透徹的了解及 SMA 針對電池系統高規格的安全要求之外，莫過於該產品不論就電網控制運行的穩定性、反應速度與環境耐受性都通過實際案場的長時間驗證，尤其小於 50ms 的反應時間搭配全領域的電網支援機能，在微電網的控制架構下可達到 100% 的再生能源滲透率，無異是該產品深獲業界交相讚譽的最大優勢。

吳成有博士也提出自己的看法表示，在台電許多太陽能及儲能系統建置案中，SMA 及帕特萊克在系統穩定性、前瞻研發及能源管理能力等方面皆為表現非常優良的廠商之一。尤其供應商 SMA（提供技術支援）與系統整合商帕特萊克（了解業者需求並即時提供客戶服務）的組合，更是成功拿下台電專案的重要因素。

超水準 SPM 實戰表現，SMA 儲能變流器成功止血大停電事件

SMA 旗下 SCS 儲能變流器除了提供包括 AFC 等電網管理服務外，還支援先進 Grid Forming 控制技術，能有效提高太陽能電廠在低系統強度條件下的併網能力。此外，該儲能系統支援同步虛擬發電機（VSG）功能及全黑啟動（Black Start）功能，前者能夠在市電停擺時無縫切換至再生能源微電網，使用者完全感受不到停電；後者能夠確保微電網架構的穩定供電。

王正佳指出，SMA 在全球各地建立許多運用 SCS 儲能變流器與上述功能的成功案例，包括協助德國博德斯霍爾姆成為該國第一個能與公共電網斷開連接的城鎮，也就是在市電斷電時，能立即啟動完全獨立並由 100% 再生能源供電的微電網。

SMA 與芬蘭 EPC 廠商 Wärtsilä 合作，在澳洲南部阿德雷德建造容量高達 250MW 的全球最大 Grid Forming 構網型儲能系統，這讓偏遠地區電網的系統回應速度與強度也能有效提升。再者，位於加勒比海北部聖尤斯特歇斯島（Sint Eustatius）的 2MW 光柴混合能源系統專案，不但 100% 再生能源供電能滿足該島 50% 的電力需求，還能直接關閉柴油發電長達 10 小時，進而有效節省可觀的燃料使用及運輸成本。

▲ 澳洲 250MW Grid Forming 構網型儲能系統，由 SMA Solar Technology 提供系統支援（Source：SMA）

該產品在國內的代表案例，莫過於台泥綠能彰濱儲能電廠採用兩台 SMA SCS 儲能變流器進行併聯，自 2021 年 3 月該儲能電廠上線以來，兩台機器的服務成效評量（Service Performance Measure，SPM）平均值超過 99.8%，堪稱全台運行穩定性及達成率最高的 AFC 儲能系統，這樣傑出的效能表現更在 303 全台大停電中派上用場。