未來車重要基石!儲能系統部隊天降奇兵

隨著全球電動車銷售量逐步擴增,於整體車市的市場滲透率不斷拉高下,滿足駕駛人對車輛動力源補充需要,有助加快電動車市場滲透率的充電系統加速建置需求,已屬刻不容緩、迫在眉睫。

全球電動車銷售量大增 儲能系統市場規模不斷擴增

目前看來,於全國各都會地區辦公大樓、住宅社區大樓、定點式充電站,建置二次以上使用電池(充電電池)儲能系統,以滿足日漸擴增電動車駕駛人充電需求,已成為中國、歐洲地區、北美洲、日本、韓國等各國政府,於推廣電動車普及化、拉高整體車市滲透率,間接減少二氧化碳排放量、綠化地球及美化生活環境時,除了一般公用充電站網絡的建置以外,首要的綠能應用輔助政策推行選項。

透過使用鋰電池儲存離峰時的台電電網輸送電力,或是綠能發電電網的電力,除了可以滿足電動車主上班、居家時段的充電需求,同時也可避免眾多電動車於同一時間(如:上班停好車、下班返家後)替車輛充電時,不僅須消耗大量傳統電網、併網供電電力,也可能因此衍生辦公大樓、住宅社區大樓、定點式充電站電網,因高溫、散熱不佳所造成跳電、失火疑慮。

同時,透過建置二次以上使用電池(充電電池)儲能系統,也可將其作為政府單位、電力公司,於佈建新型式、大電流電力傳輸電纜線網路完成前,用以滿足如都會辦公大樓、住宅社區大樓等停車場,電動車輛停車充電時,期間性大量電力需求的暫行性有效、安全充電電源解決方案。

另一方面,儲能系統市場的成長動能,由台灣儲能系統的建置目標,也可獲得一定印證。台電先前已公布,為配合台灣綠電應用發展,2025年前,儲能系統建置電力目標為590MW,與前一年僅5MW相比,市場規模於六年期間成長多達100倍以上,產業爆發力驚人,因此吸引相關台廠供應鏈業者相繼投入。

台灣能源缺乏自產能力,98%以上皆需仰賴進口供應,因此「能源多元化」與「有效利用能源」為台灣能源政策主要發展方向。我國政府近年來積極推動「能源轉型」政策,依據2017年所修正「能源發展綱領」,其發展核心為確保能源安全、綠色 經濟、環境永續及社會公平,邁向2025年非核家園願景。預計於2025年,可順利達成再生能源裝置發電總量占台灣整體電力需求20%。

光電、風電業崛起 助攻儲能系統市場快速成長

產業界人士分析,因再生能源包括光電、風電等,皆屬「間歇性電力」, 為確保可長期供電穩定,儲能系統(不斷電系統)已成為再生能源發電廠標準配備,近期伴隨光電、風電產業快速崛起,儲能系統市場規模因此快速成長 。

我國政府已於2019年修正電業法,政府期盼透過獎勵、研發示範方式,成功促進「儲能設施」建置,期盼再生能源可因此成為台灣穩定可靠的電力來源,順利達成台灣發展再生能源政策目標。

經濟部能源局己自2017年起,提出「前瞻基礎建設」計劃,推出「區域性儲能設備技術示範驗證計畫」。中油公司配合政府政策,開始將商業模式自原本的石化能源,轉向為綠色能源應用,以再生能源結合「儲能系統」,推出中油「智慧綠能加油站」,期盼可提升台灣儲能產業市場競爭力,同時預先做好跨足全球儲能產業競爭市場準備。

台灣儲能產業及市場發展,目前正處於起步階段,主要應用場景以台電、中油、政府示範場域等為主。台電預定於2025年完成590MW電力裝置目標,金門將啟動大型儲能計畫,建置10MWh以上儲能系統,同時規劃於東林變電站裝置5MWh儲能系統。

伴隨再生能源裝置容量不斷上升、發電成本日漸降低,綠電價格現在的市場競爭力,已經可以與傳統火力發電比美。然而,由於綠能發電具間歇性,尚需儲能系統搭配,以儲存發電後的多餘電力,也可避免再生能源受到天氣因素的波動影響供電電網能力。

不過,儲能系統除了可以儲存電力,還可以發揮什麼功用呢?台達電子EISBG智慧能源解決方案事業處處長艾祖華表示,儲能系統在整體電網中,扮演「緩衝」的重要角色,就是因為有了儲能系統,電力公司才可以順利調度電力、電網,提高供電穩定性,符合用戶用電與平衡供電需求。

兼具長短期輔助特性儲能系統 為再生能源應用好幫手

伴隨再生能源發電量占整體發電總量比重日漸提高,儲能系統應用的重要性也跟著水漲船高,艾祖華表示,儲能系統不僅具備儲電功用,對再生能源而言,儲能系統更具備短期、長期應用特性。

長期而言,儲能系統可儲存綠能發電時的多餘電力,於用電需要時,將儲存電力釋放出來,短期應用有助於穩定化供電,再生能源發電會造成電網產生波動,於再生能源發電端建置儲能系統時,可讓綠電電力輸出「平滑化」。對用戶而言,也可將一些用電尖峰的電力,移動至離峰期使用,即為市場人士所謂的「削峰填谷」。

雖然天然氣發電與蓄水(力)發電方式一樣,具備「調度電力」功能,但電力調度分為不同時間維度,艾祖華指出,目前僅有「電池儲能系統」,才能於數百毫秒的短時間內,成功補上電網的電力空缺,其他電力調度系統尚難以達成高速要求,有些大型發電機組,光是提高功率,即需半小時甚至達數小時之久。以日前台電於金門塔山電廠夏興分廠所建置儲能系統為例,其可於在200毫秒(0.2秒)內,提供多達2MW電力,可以因此為電網爭取長達30分鐘的供電緩衝時間。

儲能系統應用範圍相當廣泛,同時亦具備「調頻」功用。通常,台灣整體用電頻率大多維持於60Hz,代表電網的交流電,以每秒60次的頻率,來回變換電流方向、大小。其中,頻率為供需平衡的衡量指標,當用電量與發電量不相等、供需出現不平衡時,頻率即會出現飄移現象,因而突顯出「自動頻率控制(AFC)」的重要性。我們也可以在傳統發電機組、輸配電網裝設儲能系統,幫助電網調整供電頻率。艾祖華表示,當電網頻率偏高,代表電網負載降低,此時,儲能系統需能主動吸收電力,協助電網頻率下降,反之亦然,頻率偏低時,代表發電量低於用電量,儲能系統就要有能力快速進場,滿足用電需求。

因此,儲能系統具備「削峰填谷、頻率調整、快速反應特性」等多樣化功能,它其實就是電網的「緩衝點」,裝設於不同地點,可提供再生能源電力輸出平滑化、調整電網輸電頻率、備用電源等不同服務。不論是用以備援或調頻,皆可提高整體電網安全性,可說是「智慧電網」應用重要環節。

鋰電池價格下降 推進大型儲能市場發展快速

根據美國能源部全球能源數據庫統計,截至2019年底為止,全球投入儲能系統的累積裝置(機)容量,已多達187.8GW。其中,最具規模的應用系統為「抽蓄水力」,裝置容量達181.2GW,但因水力儲能十分倚賴地緣關係,並非每一個發電場域都可一體適用;其他,如熱能、氫能、壓縮空氣、電化學等儲能方式,皆為產業界持續發展中儲能技術。其中,以「電化學儲能」應用最具發展潛力,累積裝置容量為3,297MW。

目前已經有越來越多國家,先後推動電動車、再生能源發展政策,現階段,全世界車廠所生產的電動車,儲能電池的應用種類,以「鋰離子電池」為市場應用主流。再生能源儲能系統方面,也大部分同樣採用「鋰離子電池」,作為協助電網進行電力調節的輔助設備,例如特斯拉於南澳建置100MW/129MWh電網級儲能站。美國公用事業佛羅里達州電力與照明公司,將在馬納提縣(Manatee County)建置大型太陽能廠與儲能廠,其中,電池容量高達409MW/990MWh,規劃於今年完工後成功併網,屆時,將一躍而成全球規模最大的太陽能、電池儲能廠。

彭博社的評估報告顯示,全球自2018年開始,電池價格整體下降後,即帶動大型儲能市場快速發展與建置數量明顯提升。因此,自2018年至2030年期間,全球鋰離子電池需求量將見到10倍速成長增幅。

另一方面,近年來,全球再生能源發展技術日漸成熟,已於減輕二氧化碳全球排放量方面,獲得顯著效果;但距離再生能源「高轉換效率」目標方面,仍需持續努力,因此需要導入儲能技術於各種再生能源的電力應用機制。隨著可變再生電力(VRE, Variable Renewable Electricity)應用占比的增加,供電的「可調性」已成為系統重要開發項目;因此,具備高度靈活性、智慧性的「儲能技術」,已成為目前市場熱門發展方向。電力(網)系統需倚賴輔助性平衡機制,才能夠穩定運行,同時具備高度用電可靠性。

隨著發電廠降低碳排放量的運轉需求增加,新形態電廠亦同樣需遵循嚴苛的環境影響審查規範。同時,優化電力供應結構,亦為電力產業一項重要的「智慧化」趨勢。

由於儲能系統為目前最佳電力蓄儲、傳輸緩衝裝置,不管是傳統電廠出於提高發電效率考量,或是提升再生能源發電比例達標,都因此造就儲能系統可同時兼具多種不同電力相關運用關鍵角色。根據TrendForce綠能研究(EnergyTrend)調查,自「集中式能源發電」轉變至「智慧分散式電網」的配置變化,現階段已是未來城市智慧化的必然趨勢。全球大型儲能(BESS)容量,預估於2020年達3.2GWh,而2019年至2024年年複合平均成長率(CAGR)更將達22%。

中國、美國、歐洲同步發展 加速儲能系統建置腳步

電力產業的發展變動,主要受不同區域與法令的差異化影響。由於各用電地區需求點,各自有所不同,了解當地用電特性、需求,為成功搭上能源轉型列車必要途徑。

北美儲能市場可區分為「表前儲能(發電與輸配電)、工業用儲能、民生用儲能」等三類。「表前儲能」透過搭配再生能源充電模式,依照投資稅抵免(ITC)、加速折舊(MACRS)等稅賦獎勵,政府於2016年,將補貼獎勵範圍自原本的太陽能,新增儲能系統涵括在內,可享有22%至30%不等的成本抵免優惠。

民生用儲能方面,也伴隨著加州、夏威夷等地的高額電價(23~30cent/kWh),進一步催生用戶端儲能需求,Tesla、Sunrun等皆推出「太陽能發電系統搭配儲能系統」,透過電力價格市場機制,成功催生出儲能系統裝置需求。

歐洲地區目前已建置達相當數量的再生能源發電機組,未來發展重點,將會以需求離峰期的電力儲存為主,近年於德國等地區,亦開始積極建置家用型儲能系統。英國地區主要發展關鍵為發電側應用,將太陽能、儲能系統並行配置時,大多用以解決尖峰期間的用電問題,尤其當啟動暖氣裝置,所因此造成季節性用電量升高時,發電端必須配置可彌平「尖峰用電期」短差電量的儲能系統。去年二月初,於英國的需求側響應(demand side resource, DSR)標案中,協議容量已達一年超過100MW市場規模。

亞洲區方面,中國將電力輔助服務市場,自目前由政府提供基本補助的「價格機制」。轉型為電力零售「市場機制」,長期而言,有機會擴大儲能系統於大型電網的應用規模,同時也可進一步提升表後儲能的電力儲能服務市場產值。唯目前短期應將儲能系統定位於發電側輔助服務,還是用以調節輸配電系統供電平穩度,仍須有明確政策指引定調。另外,日本同樣自2009年開始,總數將近50萬戶的家用太陽能併網系統,原先為期十年期的優惠電力收購方案也已到期,進一步推升改裝市場的儲能系統應用需求。

台達電綠能占比升高 逆變器、儲能系統持續發展

台達電(2308)目前綠能應用相關產品線有太陽能(逆變器Inverter、儲能系統)與風電(雙饋風電變流器、發電機與儲能系統),產品線較同業更為齊全,預估占台達電目前相關營收3%。

由於看好政府推動綠電政策普及化之下,綠電、現行電網間的併網,將需要建置儲能系統以進行電力供輸時的緩衝、調節,台達電「儲能系統」產品線目前相當完整,同時亦涵括軟、硬體及服務提供,包含電池儲能系統、功率調節系統(PCS)、能源管理系統(EMS,軟體)、控制系統、模擬預測工具(軟體)、工程統包等;業務實績案例包括台電樹林研究所、台達電桃園五廠、彰師大百萬瓦級儲能示範系統、高雄永安太陽能電廠、台電金門夏興電廠等。

此外,經過二年的測試期間,台達電已於去年6月,與風電開發商「沃旭能源」正式啟用,委由台達電統包的「百萬瓦(MW)等級儲能示範系統」,台達電儲能產品正式進軍台灣離岸風力發電產業及市場。針對綠能應用發展市場趨勢,台達電表示,後市將持續布局Inverter、儲能商機,預料也將可持續挹注營運收入。

另一方面,法人機構認為,美國近年來因為受到加州大火、颶風侵襲等天災影響,美國民眾因此更加關注氣候變遷相關議題,也提升對綠電生活應用的接受度。台達電目前供貨美國市場的太陽能Inverter(電源逆變器),以家庭用戶為主,預料後市出貨,將有望受惠美國民眾、市場對於環保綠電應用接受度的提高而持續放量。

台灣電源供應器大廠康舒(6282)已佈局再生能源相關應用市場多年,目前已是美國燃料電池大廠Bloom Energy「電力轉換器」唯一供應商,隨著客戶市占率持續拉高,去年度Bloom Energy貢獻公司營收已達9億至10億元,今年料可上看二位數成長率。另一方面,智慧電網、智慧電錶等政府標案仍持續放量中,去年貢獻康舒整體營收達8億元,公司亦將積極爭取今年標案。

康舒積極布局綠電市場 燃料電池、太陽能電廠成長快

有關電力創能方面,康舒主攻「太陽能系統工程」安裝,掌握電廠需求,目前太陽能發電站佈建量已達35MW,去年已貢獻營收接近億元水準。康舒表示,今年所掌握太陽能電廠佈建訂單,約85MW規模。另外,尚有40~50MW標案持續進行中。法人機構推估,康舒太陽能營收今年貢獻度可望較去年翻倍成長。

此外,康舒亦計畫與同業合作發展「發電平台」,可於平台進行綠電銷售業務,主要瞄準今年「用電大戶條款」上路實施後,無法自行發電的廠商,可以至平台購買綠電容量以符合政府法規要求,公司看好趨勢長期發展商機可期。

同時,康舒於新北市淡水所積極籌建新廠,預定未來成為「智慧能源聚合大樓」示範廠區,該廠將以「太陽能」創電,採用自家「儲能設施」儲存電力,後續搭配「智慧電網」管理系統以分配電力分配。康舒表示,此套系統除自家使用之外,後續亦規劃進一步複製、推廣至其他廠商旗下廠區,看好有望成為下一波營運成長新動能。

工業電腦廠廣錠華麗變身 股價一度創掛牌來新高

台灣工業電腦廠廣錠(6441),2020年營運重心轉至博弈、儲能業務二大領域,尤其廣錠於2019年底,攜手美國儲能系統大廠「普威(Powin,目前為儲能系統全球排名第四大廠,2020至2025年預估每年皆可有四倍接單量)」、日本電子大廠「村田製作所(Murata)」搶進儲能系統(ESS)市場後,成功變身為「儲能概念股」,近期股價明顯大幅翻身,不僅順利躋身台股工業電腦百元高價股之列,股價更一度改寫歷史新高。

儘管新冠肺炎疫情仍持續影響,但廣錠公司全員上下依舊馬不停蹄,已於去年上半年4月,小部分量產儲能系統產品,下半年更開始放量出貨。廣錠表示,台電標案、大型企業用電戶等,都持續在接洽中,此部分業務並不受疫情影響,公司將更積極布局、開發。

同時,廣錠已於前年4月,成功將同業事欣科中壢廠房購入,順利整合工廠生產線,持續積極布建ESS、博弈產能,並將總部遷址至汐止,摩拳擦掌、作好準備迎接大單到手。廣錠更深入於電池製程產品線,積極多化化規劃、生產,儲能系統、電動機車使用「電池模組」,持續搶攻不斷成長的電動機車換電站市場。

隨著全球綠電系統重要能源存蓄設備、電動車充電好幫手「儲能系統」的應用市場日益增溫,預料也將因此為相關台廠供應鏈挹注營運成長動能。

(文章來源:理財周刊


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