「斜槓」儲能系統　補智慧電網與再生能源的關鍵之需

能源轉型的進程中，當電網運用的再生能源佔比增加，供電量將受天候影響而變得難以掌握。若想提升電網穩定度與再生能源利用率，便需要發展智慧電網，並搭配儲能系統的建置，藉此調節、調度電力，讓不可控變得可控，也讓棄風棄光有機會成為儲風儲光。此外，對於工商企業用戶來說，儲能系統亦擁有削峰填谷、優化契約容量、備用電源等多重效用，可稱為最「斜槓」的綠能對策。

為什麼要發展智慧電網及儲能系統？

做為各國討論能源政策時經常參考的案例，德國政府於1990年開始支持再生能源發展，並推出一系列政策，成功帶動再生能源裝置容量快速成長，至 2018年，德國再生能源發電占比已達35%，幾乎追上了燃煤發電佔比。

雖然德國也曾在能源轉型初期，留下一天停電數十次的紀錄，但這樣不穩定的狀況於近年逐漸改善。據最新資料，德國2018年的SAIDI（系統平均中斷持續時間指數）為13.91分鐘，較2006年的21.53分鐘減少約35%，德國政府表示，電網穩定度能提升，智慧電網的逐步導入為重要原因。

傳統電網與智慧電網的差異在於：傳統電網為單向的電力傳輸系統，從發電、輸電、配電到用電的過程會產生大量的的能源耗損，且無法進行數位化管理；智慧電網則利用通訊、電力電子與先進材料等技術，達成電網的自動化與資訊化。智慧電網能增加電力網路的承載容量，長期下來，還能應用於電力設備與變壓器負載的管理，並有效防治竊電行為。

從用戶端的角度來看，智慧電網也改變了發電與用電的角色限制，讓終端用戶也能藉由分散式發電系統生產電力並輸入電網中，使雙向電力與資訊傳遞成真。再加上部分偏遠地區、無電人口、離島與緊急用電的需求漸增，傳統電網已無法滿足需求，更加顯示智慧電網與微電網建設的重要性。

儲能系統　電網調節「斜槓」對策

若要維持電網高效穩定運行，除了升級智慧電網，還需配合儲能系統的設置，緩衝發電、輸電、配電到用電的動態性供需差異問題。儲能系統能減少再生能源併網造成的衝擊，幫助穩定電網，亦可調節尖離峰負載，維持電力供需平衡，具有多方面的應用及效益。

舉例來說，在發電的過程中，除了自動發電控制（AGC）系統的功率-頻率調節，在再生能源電場可利用儲能系統實現太陽能平滑化（PV Smoothing）應用，消弭天氣不穩定導致頻率變動對發電量與電網的影響。輸電網路也需要備用電源與自動頻率控制（AFC）的輔助，確保電網電壓與頻率穩定、電力順暢傳輸。

位於用電端的工商業企業用戶則可利用儲能系統的電力調度能力執行削峰填谷（Peak shaving）、負載轉移（Load shifting）、太陽能自發自用（Self-consumption）、需量反應（Demand response）或備用電源（Backup power）等應用，提高整體能源管理效率；此外，也可利用儲能系統參與自動頻率控制等輔助服務，以輔助政府綠能政策的推廣；而在交通電氣化的未來，儲能系統亦可輔助電動車充電站與微電網，確保供電穩定、供需平衡。

工商廠辦的儲能系統應用

儲能設備除了能輔助電網，還能達到輔助廠區設施、整合太陽能等再生能源、優化電費支出的功能，而若要進一步達成《再生能源發展條例》訂定的10%契約容量的義務量，儲能系統亦能發揮至關重要的作用。

所謂的「電費支出優化」，指的是在離峰時段為儲能系統充電，待電力需求高時則以儲能系統內的電力支援尖峰與突發用電，以避免用電超約的罰款，長期下來更能找出最佳契約容量，降低整體電費支出。此外，儲能系統也可做為「緊急備用電源」輔助廠區設施，當供電中斷時，緊急備用電源能提供電力支援。

很多人有疑問，同樣可做為緊急備用電源，UPS不斷電系統及PCS功率調節系統有什麼差異？簡單來說，UPS是針對重要設備設計，在斷電時能做到無縫接軌的電源切換，因其串接於電網及負載之間，分別連接AC/DC充電輸入與DC/AC放電輸出。

PCS的作用則為「調控整體電力」，屬於儲能系統的一部分。當系統供電不足造成電網頻率下降，PCS便可以把儲能系統中的電力送出，支撐頻率恢復正常；或者當電力過剩造成頻率上走時，可以把多餘的電力吸收儲存。PCS運用單套模組做雙向的充放電，針對電網與特定區域，並非針對單一機台的緊急供電而設計，因此與UPS不同，需要0.2秒的時間做備援。

近年來，台灣也積極建置大型儲能系統，如今年（2020年）6月啟用的國立彰化師範大學寶山校區百萬瓦級微電網儲能示範系統，以及台電於金門塔山電廠夏興分廠建置的2MW/1MWh儲能系統，皆能協助調節電網與再生能源，幫助台灣朝能源轉型的目標邁進。

參考資料：

- Bundesnetzagentur（德國聯邦電網管理局）
- 停電少ないドイツ、再生エネでも品質維持
- 行政院原子能委員會核能研究所《電網儲能技術應用潛力》報告
- 國家能源政策評析報告：德國2019年版
- 台灣智慧型電網產業協會
- 穩定金門電網、推動能源轉型！台達建置台電最大容量儲能系統正式啟用
- 台達電助沃旭於彰師大建置百萬瓦微電網架構儲能系統