我對電池儲能在能源轉型定位的認知修正

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我對電池儲能在能源轉型定位的認知修正


文／Tony Yen (媽盟特約撰述)

有很長一段時間，我一直認為電池做大規模佈建、提供小時尺度彈性能力的時間點，離當前還有段距離。當下更重要的，反而是提供電池參與備轉容量等等輔助服務市場的支持性政策。

然而從台灣儲能產業參與備轉容量市場的規模超乎預期、乃至全球電池設置量在2022年的亮眼成績（儘管鋰的成本墊高）等種種消息浮現後，必須要指出我過去對於電池跳脫輔助服務、大規模提供小時尺度彈性能力的時程預測，至少在綠能已經有一定規模的國家或地區中，已經有些保守。

*風能、光能、電池的歷年成本降幅。圖片來源


這樣子的認知修正，對於能源轉型政策的意涵為何？就市場價值的角度來說，電池儲能的大規模佈建，和再生能源的大規模發展有密不可分的共生關係；短期內推動兩者魚幫水水幫魚的正回饋機制仍是首要政策任務，不會因為電池的成本下降或建置速度超出預期而有改變。然而，向上修正儲能增設潛力，可以讓我們提早討論利用電池有效削減年殘餘負載的可能性－以台灣目前的用電特性和太陽能發電特性來看，6小時左右的放能時間大約可以削減2GW左右的年殘餘負載尖峰，而這大概是單個電池系統目前提供小時尺度彈性能力的極限。

*目前美國電池儲能放能時數的分布。圖片來源


然而，單一電池系統的放能時數可以透過增加系統中的電池單元來提升，因此沒有認為理由認為現在的系統設計參數會是必然的限制；美國再生能源實驗室（NREL）對不同放能時數下單一電池儲能系統的成本統計顯示，放能時數越長的系統，每單位放能的固定成本越低。這代表如果市場條件和政策成熟，更多儲能業者會選擇放能時數較長的電池系統來提供小時尺度的彈性能力服務，以削峰填谷做為主要的運作模式。

*不同放能時數下電池系統的單位放能成本。圖片來源


電池系統削峰填谷，除了NREL整理的固定成本之外，離峰時段的批售電價則構成其變動成本。如果一方面電池系統固定成本下降趨勢顯著、一方面大量綠能持續進入市場壓低離峰時段批售電價，電池系統在批售電力市場上競爭性就能大幅提升。在能源轉型過程中，殘餘負載曲線變動幅度的增加，原本會提升燃氣機組在市場的競爭性。但現在，隨著燃氣電廠燃料成本的上升，競爭性此消彼長的影響下，可以預期電池會更快扮演削峰填谷的角色。

更長遠來看，如果電池的成本和建置速率的大趨勢（亦即，撇開偶爾的原物料上漲對成本的短期擾動）不變，那麼電池系統是有可能進一步供應時間尺度更長的彈性能力，減少長期性儲能的需求。

其實，長期性儲能的必要性本身就可存疑。推特上就有風力發電工程師做簡易模擬，證明澳洲只需要放能時數5小時的儲能系統加上巨量風能和光能設置，電力系統便可以十分將近100%再生能源，而這甚至尚未考慮部門耦合或其他需求端措施能提供的彈性能力。「巨量風光設置量」這樣的條件雖然不是每個國家都擁有，這樣的模擬卻也指出參數設定的不同，對於長期性儲能需求會得出極為不同的結論。

種種跡象顯示，能源轉型的終端，可能根本不需要甚麼尚待研發的科幻技術，好好擴建既有且成熟的再生能源和儲能技術、以及鼓勵需求端彈性就可以了。這樣的情況下，電池技術超出預期的成長與成本降幅，無疑是能源轉型進程的一大福音。

*僅靠風能、光能、以及5小時放能時數的儲能系統，
便可使澳洲電力系統達到接近100%再生能源。圖片來源