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分散式太陽能(Photovoltaic, PV)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合儲能設(shè)備，可解決太陽能電力并入主電網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的電壓不穩(wěn)問題并提高整體發(fā)電量，同時(shí)有助落實(shí)時(shí)間電價(jià)與季節(jié)電價(jià)等節(jié)能措施，因而逐漸受到各國政府與公共事業(yè)機(jī)構(gòu)青睞。
隨著全球能源日漸短缺，加上環(huán)保意識興起，各國正逐年提升如太陽能(PV)、風(fēng)力等綠色能源的采用比例，希望藉此取得永續(xù)的能源供應(yīng)，并降低由火力發(fā)電、核能發(fā)電等傳統(tǒng)電力所造成的環(huán)境沖擊。其中，太陽能發(fā)電系統(tǒng)的建置成本，相對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要低廉許多，并可結(jié)合住家用電設(shè)備達(dá)成自發(fā)自用，因此近年來普遍受到各國政策的大力支持。
然而，在系統(tǒng)普及率逐步提升后，大量太陽能系統(tǒng)電力并入電網(wǎng)將帶來不小的沖擊，甚至造成傳統(tǒng)電廠必須采間歇發(fā)電，因此各國政策開始趨向推動(dòng)以分散式太陽能發(fā)電結(jié)合儲能系統(tǒng)的方式，使儲能應(yīng)用市場迅速擴(kuò)大。
緩解電網(wǎng)壓力 分散式PV儲能應(yīng)用興起
工研院產(chǎn)經(jīng)中心能源研究組專案經(jīng)理暨產(chǎn)業(yè)分析師王孟杰表示，雖然整體儲能系統(tǒng)的市場與太陽能相比仍然不大，但在德國政府提出每年約6,500萬美元的補(bǔ)貼資金推動(dòng)下，儲能系統(tǒng)市場于2014年已開始顯著成長，并將可能使其他國家相繼跟進(jìn)；未來隨著歐洲市場對儲能需求的增加，加上日本既有市場，預(yù)估平均每年會有25~27%的成長率(圖1)。
圖1 2013～2018年住宅用儲能系統(tǒng)市場規(guī)模分析 資料來源：Navigant、工研院IEK(10/2014)
事實(shí)上，太陽能發(fā)電因產(chǎn)能不高，過去即有搭配儲能系統(tǒng)的方案；然而，受到價(jià)格優(yōu)渥的躉購費(fèi)率(FiT)制度影響，讓PV系統(tǒng)擁有者趨向于全電賣回，使得搭配儲能系統(tǒng)的方案停滯不前。
近來，隨著FiT制度成功擴(kuò)大了PV技術(shù)的市場接受度，安裝量大幅攀升的結(jié)果導(dǎo)致各國在財(cái)政、電力網(wǎng)路與再生能源政策上造成一定沖擊。例如，因再生能源發(fā)電有季節(jié)性與時(shí)間性，同時(shí)FiT制度要求優(yōu)先收購再生能源電力，讓傳統(tǒng)電廠必須扮演調(diào)節(jié)供電的角色，增加采取間歇發(fā)電的機(jī)會，因而使得營運(yùn)成本提高。
為解決電網(wǎng)負(fù)載問題，可幫助再生能源儲存電力、平衡電網(wǎng)電壓的儲能系統(tǒng)近期又開始受到重視，有助于改善電廠須間歇性發(fā)電的問題。另一方面，因凈計(jì)量(Net Metering, NEM)制度逐漸被采用，使中國大陸、德國、美國以及加拿大都開始減少地面電廠的比例，日本與英國也將朝此方向前進(jìn)。上述情形使得發(fā)電模式逐漸由過去的集中式漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⑹?，并刺激住宅與商用建筑導(dǎo)入PV系統(tǒng)，連帶也增加了再生能源使用儲能系統(tǒng)的機(jī)會。
王孟杰認(rèn)為，儲能系統(tǒng)市場雖然有逐漸擴(kuò)大的現(xiàn)象，但并不會如同過去PV般呈現(xiàn)爆發(fā)性成長，主要原因在于現(xiàn)階段系統(tǒng)成本仍高，且相關(guān)補(bǔ)助機(jī)制尚未完善，加上發(fā)電機(jī)制還是以集中式發(fā)電為主，因此未來必須提升分散式發(fā)電的比例，才會持續(xù)提升儲能系統(tǒng)的使用率。
此外，王孟杰也強(qiáng)調(diào)，過去再生能源主要著重在發(fā)電，但最終完成型態(tài)并非只是發(fā)電而已，而是要電網(wǎng)、儲能、發(fā)電與需求管理等領(lǐng)域的相互搭配?，F(xiàn)在儲能應(yīng)用已開始受到重視，因此PV自發(fā)自用可說是邁入完成型態(tài)的第一步。
綜觀上述，儲能系統(tǒng)結(jié)合PV有助于一般大眾減少尖峰時(shí)段或季節(jié)用電，進(jìn)而節(jié)省電費(fèi)支出；然而，現(xiàn)階段儲能設(shè)備因費(fèi)用高昂導(dǎo)致難以普及，遂使系統(tǒng)商推出租賃方案，并搭配相關(guān)補(bǔ)助政策，以推動(dòng)儲能設(shè)備需求持續(xù)成長。
推動(dòng)PV節(jié)能應(yīng)用 租賃式儲能方案商機(jī)熱
工研院產(chǎn)經(jīng)中心能源研究組綠能產(chǎn)品研究部產(chǎn)業(yè)分析師楊翔如表示，許多國家有時(shí)間電價(jià)與季節(jié)電價(jià)制度，其價(jià)格于尖峰時(shí)段可能達(dá)到離峰的兩倍之多，在此背景下，使儲能需求漸漸被納入PV自發(fā)自用的一環(huán)(圖2)。但動(dòng)輒上萬美元的儲能設(shè)備與每月僅節(jié)省幾十美元的金額相比，仍難以受到主流市場青睞，因此如第三方所有權(quán)(Third Party Ownership, TPO)這類由系統(tǒng)商出租系統(tǒng)租給用戶的方案便逐漸興起。
圖2 儲能系統(tǒng)使用效益 資料來源：工研院IEK(10/2014)
據(jù)了解，用于PV的儲能系統(tǒng)目前營運(yùn)模式可分為購買、租賃與異業(yè)結(jié)合(如建案、電動(dòng)車)三種模式。購買是由系統(tǒng)商提供解決方案，并強(qiáng)調(diào)量身訂做，但初期成本較高，且投資回收時(shí)間約為10?15年。而異業(yè)結(jié)合是藉由搭配高售價(jià)的固定資產(chǎn)如房屋、電動(dòng)車等販?zhǔn)?，除了可提升附加價(jià)值之外，若能得到特定政策補(bǔ)助，整體而言較為有利。
不過，上述兩種方案僅適用于資金充裕的族群，除非透過高額的政策補(bǔ)助否則普及量相當(dāng)有限。對此，楊翔如認(rèn)為，租賃模式適用于多數(shù)想節(jié)省電費(fèi)但又不愿意負(fù)擔(dān)大筆初期安裝投資的消費(fèi)者，因此可能是未來發(fā)展的趨勢(圖3)；而系統(tǒng)商方面雖然資金水位需求較高，但可藉由攜手金融業(yè)者承擔(dān)融資功能的方式，以低頭款或零頭款來刺激安裝意愿。
圖3 儲能設(shè)備租貸前后之電費(fèi)支出比較 資料來源：工研院IEK(10/2014)
舉例來說，日本OneEnergy所推出的10年期蓄電池租賃方案，每月僅須支付租金約3,000－5,000日圓，于10年期滿后約可省下50%的電池購買成本。另外德國DZ-4同樣推出10年期租賃方案，其方案每年預(yù)估可為用戶省下1,930歐元，同時(shí)期滿后用戶投報(bào)率估計(jì)達(dá)到128.6%。
此外，政策推動(dòng)也是一大影響，楊翔如強(qiáng)調(diào)，因儲能設(shè)備目前價(jià)格仍然很高，須配合政策提供補(bǔ)助或優(yōu)惠，如日本推行綠色投資減稅，使儲能設(shè)備金額可100%折舊，同時(shí)，其國內(nèi)各地區(qū)對于蓄電池設(shè)備普遍補(bǔ)助設(shè)備金額的三分之一到二分之一，或是優(yōu)惠貸款等。另一方面，德國在2013年起，由德國復(fù)興信貸銀行(KFW)提供每年2,500萬歐元補(bǔ)助儲能設(shè)備，于30千瓦(kW)以下之PV系統(tǒng)每件最高補(bǔ)助可達(dá)600歐元/kW。
值得注意的是，因分散式太陽能發(fā)電系統(tǒng)搭配儲能系統(tǒng)的應(yīng)用快速興起，刺激儲能電池需求同步水漲船高；其中，磷酸鐵鋰電池不僅具備鋰電池體積與能量密度的優(yōu)勢，更擁有高度安全性，因而成為儲能系統(tǒng)開發(fā)商的新寵。
提升PV儲能系統(tǒng)安全 磷酸鐵鋰電池受矚目
UL產(chǎn)品安全事業(yè)工程部專案經(jīng)理翁文俊表示，儲能設(shè)備普遍采用鉛酸電池或鋰電池，而鋰電池本身即具有重量輕、壽命長、充電時(shí)間短、能量密度高以及低自放電等優(yōu)點(diǎn)；其中，磷酸鐵鋰電池又擁有更好的安全性，因此近來漸受關(guān)注。
據(jù)了解，目前儲能系統(tǒng)主要采用的電池包含鉛酸電池以及鋰電池。鉛酸電池的成本較低，同時(shí)因發(fā)展歷史較久相對也較為安全；然而，其具有許多缺點(diǎn)，如高污染、體積大、壽命較短、充電時(shí)間長、能量密度低等。
不過，鋰電池雖然具有上述優(yōu)勢，但成本也相對較高，尤其是其危險(xiǎn)性為應(yīng)用上最大的隱憂，過去已引發(fā)過不少火災(zāi)事件。同時(shí)，該電池須符合的法規(guī)要求較多，包含北美的美國國家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)(ANSI)、日本的日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)以及國際電工委員會(IEC)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
翁文俊進(jìn)一步指出，儲能系統(tǒng)除了電池特性的考量之外，最具影響力的依然是成本。磷酸鐵鋰電池目前雖成本比較高，但藉由普及率的提升以及化學(xué)材料研發(fā)，未來幾年成本將有機(jī)會降到目前的一半左右。
此外，翁文俊強(qiáng)調(diào)，電池所扮演的角色，在于可增加再生能源的發(fā)電比例，并可避免如工廠或?qū)W校采用契約容量時(shí)，因用電量超出而遭受罰款，近來這一部分的應(yīng)用正呈現(xiàn)上升趨勢。同時(shí)，電池可增加發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定度，甚至是如同不斷電系統(tǒng)(UPS)般當(dāng)作緊急電源來使用。
另一方面，UL著眼于臺灣在電池外銷方面的能力，具備廣大的電池檢測市場，因此已于今年3月在林口龜山成立大電池檢測實(shí)驗(yàn)室，針對電動(dòng)汽/機(jī)車、儲能設(shè)備等電池應(yīng)用，以協(xié)助臺灣廠商提升產(chǎn)品安全。
隨著全球能源日漸短缺，加上環(huán)保意識興起，各國正逐年提升如太陽能(PV)、風(fēng)力等綠色能源的采用比例，希望藉此取得永續(xù)的能源供應(yīng)，并降低由火力發(fā)電、核能發(fā)電等傳統(tǒng)電力所造成的環(huán)境沖擊。其中，太陽能發(fā)電系統(tǒng)的建置成本，相對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要低廉許多，并可結(jié)合住家用電設(shè)備達(dá)成自發(fā)自用，因此近年來普遍受到各國政策的大力支持。
然而，在系統(tǒng)普及率逐步提升后，大量太陽能系統(tǒng)電力并入電網(wǎng)將帶來不小的沖擊，甚至造成傳統(tǒng)電廠必須采間歇發(fā)電，因此各國政策開始趨向推動(dòng)以分散式太陽能發(fā)電結(jié)合儲能系統(tǒng)的方式，使儲能應(yīng)用市場迅速擴(kuò)大。
緩解電網(wǎng)壓力 分散式PV儲能應(yīng)用興起
工研院產(chǎn)經(jīng)中心能源研究組專案經(jīng)理暨產(chǎn)業(yè)分析師王孟杰表示，雖然整體儲能系統(tǒng)的市場與太陽能相比仍然不大，但在德國政府提出每年約6,500萬美元的補(bǔ)貼資金推動(dòng)下，儲能系統(tǒng)市場于2014年已開始顯著成長，并將可能使其他國家相繼跟進(jìn)；未來隨著歐洲市場對儲能需求的增加，加上日本既有市場，預(yù)估平均每年會有25~27%的成長率(圖1)。
圖1 2013～2018年住宅用儲能系統(tǒng)市場規(guī)模分析 資料來源：Navigant、工研院IEK(10/2014)
事實(shí)上，太陽能發(fā)電因產(chǎn)能不高，過去即有搭配儲能系統(tǒng)的方案；然而，受到價(jià)格優(yōu)渥的躉購費(fèi)率(FiT)制度影響，讓PV系統(tǒng)擁有者趨向于全電賣回，使得搭配儲能系統(tǒng)的方案停滯不前。
近來，隨著FiT制度成功擴(kuò)大了PV技術(shù)的市場接受度，安裝量大幅攀升的結(jié)果導(dǎo)致各國在財(cái)政、電力網(wǎng)路與再生能源政策上造成一定沖擊。例如，因再生能源發(fā)電有季節(jié)性與時(shí)間性，同時(shí)FiT制度要求優(yōu)先收購再生能源電力，讓傳統(tǒng)電廠必須扮演調(diào)節(jié)供電的角色，增加采取間歇發(fā)電的機(jī)會，因而使得營運(yùn)成本提高。
為解決電網(wǎng)負(fù)載問題，可幫助再生能源儲存電力、平衡電網(wǎng)電壓的儲能系統(tǒng)近期又開始受到重視，有助于改善電廠須間歇性發(fā)電的問題。另一方面，因凈計(jì)量(Net Metering, NEM)制度逐漸被采用，使中國大陸、德國、美國以及加拿大都開始減少地面電廠的比例，日本與英國也將朝此方向前進(jìn)。上述情形使得發(fā)電模式逐漸由過去的集中式漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⑹?，并刺激住宅與商用建筑導(dǎo)入PV系統(tǒng)，連帶也增加了再生能源使用儲能系統(tǒng)的機(jī)會。
王孟杰認(rèn)為，儲能系統(tǒng)市場雖然有逐漸擴(kuò)大的現(xiàn)象，但并不會如同過去PV般呈現(xiàn)爆發(fā)性成長，主要原因在于現(xiàn)階段系統(tǒng)成本仍高，且相關(guān)補(bǔ)助機(jī)制尚未完善，加上發(fā)電機(jī)制還是以集中式發(fā)電為主，因此未來必須提升分散式發(fā)電的比例，才會持續(xù)提升儲能系統(tǒng)的使用率。
此外，王孟杰也強(qiáng)調(diào)，過去再生能源主要著重在發(fā)電，但最終完成型態(tài)并非只是發(fā)電而已，而是要電網(wǎng)、儲能、發(fā)電與需求管理等領(lǐng)域的相互搭配?，F(xiàn)在儲能應(yīng)用已開始受到重視，因此PV自發(fā)自用可說是邁入完成型態(tài)的第一步。
綜觀上述，儲能系統(tǒng)結(jié)合PV有助于一般大眾減少尖峰時(shí)段或季節(jié)用電，進(jìn)而節(jié)省電費(fèi)支出；然而，現(xiàn)階段儲能設(shè)備因費(fèi)用高昂導(dǎo)致難以普及，遂使系統(tǒng)商推出租賃方案，并搭配相關(guān)補(bǔ)助政策，以推動(dòng)儲能設(shè)備需求持續(xù)成長。
推動(dòng)PV節(jié)能應(yīng)用 租賃式儲能方案商機(jī)熱
工研院產(chǎn)經(jīng)中心能源研究組綠能產(chǎn)品研究部產(chǎn)業(yè)分析師楊翔如表示，許多國家有時(shí)間電價(jià)與季節(jié)電價(jià)制度，其價(jià)格于尖峰時(shí)段可能達(dá)到離峰的兩倍之多，在此背景下，使儲能需求漸漸被納入PV自發(fā)自用的一環(huán)(圖2)。但動(dòng)輒上萬美元的儲能設(shè)備與每月僅節(jié)省幾十美元的金額相比，仍難以受到主流市場青睞，因此如第三方所有權(quán)(Third Party Ownership, TPO)這類由系統(tǒng)商出租系統(tǒng)租給用戶的方案便逐漸興起。
圖2 儲能系統(tǒng)使用效益 資料來源：工研院IEK(10/2014)
據(jù)了解，用于PV的儲能系統(tǒng)目前營運(yùn)模式可分為購買、租賃與異業(yè)結(jié)合(如建案、電動(dòng)車)三種模式。購買是由系統(tǒng)商提供解決方案，并強(qiáng)調(diào)量身訂做，但初期成本較高，且投資回收時(shí)間約為10?15年。而異業(yè)結(jié)合是藉由搭配高售價(jià)的固定資產(chǎn)如房屋、電動(dòng)車等販?zhǔn)?，除了可提升附加價(jià)值之外，若能得到特定政策補(bǔ)助，整體而言較為有利。
不過，上述兩種方案僅適用于資金充裕的族群，除非透過高額的政策補(bǔ)助否則普及量相當(dāng)有限。對此，楊翔如認(rèn)為，租賃模式適用于多數(shù)想節(jié)省電費(fèi)但又不愿意負(fù)擔(dān)大筆初期安裝投資的消費(fèi)者，因此可能是未來發(fā)展的趨勢(圖3)；而系統(tǒng)商方面雖然資金水位需求較高，但可藉由攜手金融業(yè)者承擔(dān)融資功能的方式，以低頭款或零頭款來刺激安裝意愿。
圖3 儲能設(shè)備租貸前后之電費(fèi)支出比較 資料來源：工研院IEK(10/2014)
舉例來說，日本OneEnergy所推出的10年期蓄電池租賃方案，每月僅須支付租金約3,000－5,000日圓，于10年期滿后約可省下50%的電池購買成本。另外德國DZ-4同樣推出10年期租賃方案，其方案每年預(yù)估可為用戶省下1,930歐元，同時(shí)期滿后用戶投報(bào)率估計(jì)達(dá)到128.6%。
此外，政策推動(dòng)也是一大影響，楊翔如強(qiáng)調(diào)，因儲能設(shè)備目前價(jià)格仍然很高，須配合政策提供補(bǔ)助或優(yōu)惠，如日本推行綠色投資減稅，使儲能設(shè)備金額可100%折舊，同時(shí)，其國內(nèi)各地區(qū)對于蓄電池設(shè)備普遍補(bǔ)助設(shè)備金額的三分之一到二分之一，或是優(yōu)惠貸款等。另一方面，德國在2013年起，由德國復(fù)興信貸銀行(KFW)提供每年2,500萬歐元補(bǔ)助儲能設(shè)備，于30千瓦(kW)以下之PV系統(tǒng)每件最高補(bǔ)助可達(dá)600歐元/kW。
值得注意的是，因分散式太陽能發(fā)電系統(tǒng)搭配儲能系統(tǒng)的應(yīng)用快速興起，刺激儲能電池需求同步水漲船高；其中，磷酸鐵鋰電池不僅具備鋰電池體積與能量密度的優(yōu)勢，更擁有高度安全性，因而成為儲能系統(tǒng)開發(fā)商的新寵。
提升PV儲能系統(tǒng)安全 磷酸鐵鋰電池受矚目
UL產(chǎn)品安全事業(yè)工程部專案經(jīng)理翁文俊表示，儲能設(shè)備普遍采用鉛酸電池或鋰電池，而鋰電池本身即具有重量輕、壽命長、充電時(shí)間短、能量密度高以及低自放電等優(yōu)點(diǎn)；其中，磷酸鐵鋰電池又擁有更好的安全性，因此近來漸受關(guān)注。
據(jù)了解，目前儲能系統(tǒng)主要采用的電池包含鉛酸電池以及鋰電池。鉛酸電池的成本較低，同時(shí)因發(fā)展歷史較久相對也較為安全；然而，其具有許多缺點(diǎn)，如高污染、體積大、壽命較短、充電時(shí)間長、能量密度低等。
不過，鋰電池雖然具有上述優(yōu)勢，但成本也相對較高，尤其是其危險(xiǎn)性為應(yīng)用上最大的隱憂，過去已引發(fā)過不少火災(zāi)事件。同時(shí)，該電池須符合的法規(guī)要求較多，包含北美的美國國家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)(ANSI)、日本的日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)以及國際電工委員會(IEC)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
翁文俊進(jìn)一步指出，儲能系統(tǒng)除了電池特性的考量之外，最具影響力的依然是成本。磷酸鐵鋰電池目前雖成本比較高，但藉由普及率的提升以及化學(xué)材料研發(fā)，未來幾年成本將有機(jī)會降到目前的一半左右。
此外，翁文俊強(qiáng)調(diào)，電池所扮演的角色，在于可增加再生能源的發(fā)電比例，并可避免如工廠或?qū)W校采用契約容量時(shí)，因用電量超出而遭受罰款，近來這一部分的應(yīng)用正呈現(xiàn)上升趨勢。同時(shí)，電池可增加發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定度，甚至是如同不斷電系統(tǒng)(UPS)般當(dāng)作緊急電源來使用。
另一方面，UL著眼于臺灣在電池外銷方面的能力，具備廣大的電池檢測市場，因此已于今年3月在林口龜山成立大電池檢測實(shí)驗(yàn)室，針對電動(dòng)汽/機(jī)車、儲能設(shè)備等電池應(yīng)用，以協(xié)助臺灣廠商提升產(chǎn)品安全。
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