在這個(gè)減低排放為產(chǎn)業(yè)首要發(fā)展任務(wù)的年代，再生能源的發(fā)展幾乎搶盡了石油產(chǎn)業(yè)的風(fēng)采。再生能源的范疇，近十年期間除了創(chuàng)能與節(jié)能之外也開始緩步延伸到了儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)展，部分區(qū)域也開始進(jìn)行相關(guān)補(bǔ)助的計(jì)劃研擬。據(jù)EnergyTrend的探訪與調(diào)查了解，儲(chǔ)能系統(tǒng)初步需求將從地方的急難救助系統(tǒng)開始，使用規(guī)格以大型儲(chǔ)能緊急備用電源系統(tǒng)為主，未來則將逐步滲透至家庭儲(chǔ)能設(shè)備，朝著小型而分散的能源發(fā)展，以降低白日的尖峰用電負(fù)載，這也將會(huì)帶動(dòng)電池產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)（次世代自動(dòng)車）雖然消耗電池的數(shù)量甚高，但是在基礎(chǔ)建設(shè)尚未成熟且周邊延伸產(chǎn)業(yè)尚未成形之際，于近五年內(nèi)仍舊難以大規(guī)模普及；反觀儲(chǔ)能電池（蓄電池）產(chǎn)業(yè)除可搭配著再生能源做應(yīng)用，也可單獨(dú)使用作為緊急備用電力系統(tǒng)，未來的市場需求可期。根據(jù)日本METI預(yù)估（圖一），全球儲(chǔ)能系統(tǒng)需求將隨著智能城市的興起而成長，以日本市場而言，因?yàn)闉?zāi)害所促成的城鎮(zhèn)再造機(jī)會(huì)，將更加速落實(shí)新型態(tài)能源應(yīng)用的進(jìn)程，預(yù)估將在2012年開始在日本市場會(huì)有明顯的成長需求，未來五年更會(huì)快速擴(kuò)展至全球各主要城鎮(zhèn)地區(qū)。

圖一 電池應(yīng)用發(fā)展期程

Source: METI2011

緊急備用儲(chǔ)能系統(tǒng)在效益與保障間權(quán)衡

“緊急備用電力”顧名思義是在于單純的電力備份，因此在早期的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，大多是以經(jīng)濟(jì)效益來做首要考量。但是發(fā)展至今，備用電源在使用的概念上已經(jīng)有很大的改變，除了作為備用之外，在民生與工業(yè)用途上，也分別發(fā)展出不同的電力調(diào)配功能。

在工業(yè)用途上，其主要的功效在于爭取足夠的緩沖時(shí)間為主，以確保工業(yè)電腦能有足夠的時(shí)間關(guān)機(jī)，以減少電力中斷造成的自動(dòng)化生產(chǎn)損失。在目前的應(yīng)用面上，包括各種生產(chǎn)制造機(jī)臺(tái)，都有這類型的備用電力配置設(shè)計(jì)。另外在基地臺(tái)建置部分，使用獨(dú)立電源也可免除因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)有限的復(fù)蓋率，所產(chǎn)生的電力窘境。甚至目前在當(dāng)紅的云端產(chǎn)業(yè)發(fā)展上，屬于高耗電的直流服務(wù)器，需要儲(chǔ)能電池做為緊急備用之外，也可借由直流分電盤的設(shè)置與電池的搭配，將電力轉(zhuǎn)換效率發(fā)揮到最高，免除耗電效率低落所產(chǎn)生的熱處理，因而需要再額外增加一筆主動(dòng)散熱的電力支出。

在民生用途上，備用電力的大多與住宅建筑結(jié)合應(yīng)用居多，因?yàn)槠潆娏οβ瘦^小且使用時(shí)間較短，因此系統(tǒng)設(shè)置有較多機(jī)會(huì)與再生能源做設(shè)計(jì)結(jié)合；至于商業(yè)大樓的部分則以延續(xù)電力為其主要考量，以經(jīng)濟(jì)以及續(xù)航力為訴求，因此大多以燃油發(fā)電機(jī)作為緊急備用電力來源。

緊急備用電力配置往功能與實(shí)用作延伸

當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)做為單一的緊急備用途，無論是在經(jīng)濟(jì)效益以及使用頻率都難以在民生用途上快速普及，也因此開發(fā)廠商開始在儲(chǔ)能電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)中改以透過電力的流動(dòng)創(chuàng)造出離尖峰的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而將儲(chǔ)能電池系統(tǒng)不僅具備緊急備用的用途，更兼具有實(shí)用的經(jīng)濟(jì)節(jié)能性。

以下圖（圖二）為例，電池系統(tǒng)在模組連結(jié)上，可與市電電網(wǎng)做連結(jié)，提供電力在離峰與尖峰之間作為電力需求緩沖，同時(shí)也可與再生能源結(jié)合，讓電力來源可以兼具獨(dú)立性與環(huán)保性。

圖二 手機(jī)電源充電與補(bǔ)充的需求情境

Source: EnergyTrend  2012

創(chuàng)能、節(jié)能與儲(chǔ)能的完美搭配

一個(gè)完整的新式再生能源系統(tǒng)，在過去來說大部分所見是節(jié)能與創(chuàng)能模組相結(jié)合，例如太陽能搭配LED路燈即是一例，往往忽略掉儲(chǔ)存系統(tǒng)的優(yōu)化與延伸，因此大多選用效能較低的鉛酸電池做為其過渡的搭配組合。

    再生能源可與高效率儲(chǔ)能電池作良好的搭配，然而目前的太陽能系統(tǒng)大多是以并網(wǎng)的方式存在，原因在于現(xiàn)行的電力系統(tǒng)并不適合大規(guī)模電力反饋的機(jī)制，且在升降電壓過程的電力回收效率也并不理想。因此大規(guī)模的太陽能系統(tǒng)大多是設(shè)計(jì)架設(shè)在發(fā)電廠周遭，以減少其他的電力系統(tǒng)困擾。

    事實(shí)上，太陽能、發(fā)光二極管以及電池都是直流電驅(qū)動(dòng)的元件，因此當(dāng)創(chuàng)能、節(jié)能以及儲(chǔ)能系統(tǒng)整合成為一個(gè)系統(tǒng)的時(shí)候（圖三），電力使用效率將能夠達(dá)到最高。然而，在目前的電力結(jié)構(gòu)上，因?yàn)榭剂康桨l(fā)電成本以及電力傳輸?shù)牧鲃?dòng)性，大部分的電力來源仍以交流電為主，使得大城市地區(qū)在三種模組系統(tǒng)的整合應(yīng)用仍十分少數(shù)，而偏遠(yuǎn)地區(qū)受限于電力普及等問題，會(huì)因?yàn)楸憷躁P(guān)系而犧牲成本考量，采用創(chuàng)能節(jié)能儲(chǔ)能三種模組結(jié)合的整合式裝置架構(gòu)。

圖三 完整的綠色能源系統(tǒng)搭配

Source: EnergyTrend  2012

日本于災(zāi)后的省思與因應(yīng)

    對于日本而言，能源獨(dú)立，已是刻不容緩的事情。2011年日本福島大地震之后，核災(zāi)的問題讓日本開始重視再生能源的實(shí)際應(yīng)用，2012年第一季度甚至開始計(jì)劃關(guān)閉所有核電廠，而太陽能將會(huì)是未來的重要發(fā)電方式之一。

    目前來說，日本年度太陽能需求約在3.6GW，未來在2020年將計(jì)劃提升至28GW（圖四），以日本的太陽能電網(wǎng)屬性來說，大多是走向分布式發(fā)電，而非美國此類集中式的方式。分布式太陽能系統(tǒng)的精神意涵，在于現(xiàn)地生產(chǎn)在地使用，因此在太陽能以及儲(chǔ)能系統(tǒng)在搭配上將有可能以家用為單位進(jìn)行推廣。連帶的使其系統(tǒng)設(shè)計(jì)將更有機(jī)會(huì)將輕巧的儲(chǔ)能系統(tǒng)導(dǎo)入到生活之中。

圖四 日本再生能源未來規(guī)劃

Source: Energytrend  2012

日本建筑的變革維新

    地震對于日本所帶來的影響，除了是對于天災(zāi)預(yù)防所促成的警惕以外，對核能所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)問題也讓整體能源產(chǎn)業(yè)面臨到重新思考的地步。對于東北地區(qū)而言，所產(chǎn)生的災(zāi)害是全面性的，也因此讓日本期待新一波的造鎮(zhèn)精神能夠落實(shí)于重建區(qū)（圖五）。

    過去的再生能源系統(tǒng)的搭配大多是建置在獨(dú)棟式建筑，此類建筑無論是空間或者面積都較為具有彈性，然而舊式的配電設(shè)備難以做大幅度的變動(dòng)，換句話說再生能源在導(dǎo)入上仍有其限制。當(dāng)新式建筑與配電系統(tǒng)重新規(guī)劃之際，再生能源導(dǎo)入則變得更能發(fā)揮其獨(dú)立能源的特點(diǎn)。同時(shí)個(gè)別建筑在電力設(shè)計(jì)的改變也將能夠塑造出城鎮(zhèn)等級的能源管理，讓電力供應(yīng)能夠在特定區(qū)域內(nèi)互通有無進(jìn)，讓創(chuàng)造閑置能源的家庭電力能夠支援正在耗電的區(qū)域，達(dá)成能源分享的目的。

圖五 日本儲(chǔ)能電池發(fā)展

Source: EnergyTrend  2012

日本擊出全球民生儲(chǔ)能系統(tǒng)市場的第一球

    著眼于目前日本經(jīng)濟(jì)情勢，要做到太陽能與儲(chǔ)能系統(tǒng)合一，在實(shí)務(wù)上仍有很大的考驗(yàn)，以儲(chǔ)能電池模組的成本來說，約占了整體系統(tǒng)的一半以上，對于推展實(shí)務(wù)上，仍有很大的挑戰(zhàn)性，經(jīng)濟(jì)效益的推波成為其關(guān)鍵。

    日本政府在前首相菅直人的推動(dòng)下，于2011年底開始針對電池部分進(jìn)行政策補(bǔ)助。補(bǔ)助細(xì)則部分，可區(qū)分為個(gè)人或者企業(yè)用戶，個(gè)人用戶的使用容量約是在1~10kWh范圍，電池補(bǔ)助不得超過總系統(tǒng)1/3比重，且整體電池金額不得超過一百萬日圓。而在企業(yè)用戶則是在1~10kWh以及>10kWh兩部分做區(qū)隔，1~10kWh以補(bǔ)助電池1/3為上限范圍，總補(bǔ)助金額不得超過一億日圓；至于>10kWh的企業(yè)用戶，因?yàn)檎w配電成本以及復(fù)雜度有所提升，其補(bǔ)助范圍除了電池之外，也包含了周邊配電升壓等線路。

    補(bǔ)助金額豐厚，也因此而獲得不少的機(jī)電廠的青睞。然而因?yàn)槭褂玫貐^(qū)在日本，對于產(chǎn)品的門檻也相對的要求較高，以產(chǎn)品壽命而言，要求至少要五年以上，同時(shí)在產(chǎn)品整合的效率上也是有所要求，對于臺(tái)灣而言，要切入此一豐厚的產(chǎn)品供應(yīng)鏈仍是大有挑戰(zhàn)。

圖四 日本儲(chǔ)能電池發(fā)展

Source: EnergyTrend  2012

總結(jié)

電池產(chǎn)業(yè)在全球發(fā)展已逐漸從攜帶便利性，逐步轉(zhuǎn)向?yàn)樵黾幽茉葱市?，從目前的消費(fèi)性產(chǎn)品來看，以面臨了成長趨緩的飽和狀態(tài)。家用儲(chǔ)能系統(tǒng)則是另外的一波除能成長利器，相信隨著再生能源的不斷成長，儲(chǔ)能系統(tǒng)將會(huì)有更多的市場切入點(diǎn)，讓創(chuàng)能、節(jié)能與儲(chǔ)能系統(tǒng)做出最完美的搭配。