全世界最大的儲能系統是什麼?儲能技術比較

2024/03/05

這幾年儲能概念股備受市場關注,談到儲能系統,所有焦點都集中在鋰電池儲能。但其實儲能方式非常多元,不只鋰電池,很多技術都能實現儲能。我們今天花幾分鐘時間,為您系統性地建立儲能系統的完整知識框架。

三種主要儲能方式:物理儲能、電磁儲能、電化學儲能

儲能的本質是先將電力轉化為其他形式的能量,存放在儲能裝置中,並在需要時釋放出來,在充電與放電過程中實現能量的跨時間轉移,如同「水庫」進行「削峰填谷」調節。目前主要的儲能類型分為物理儲能、電磁儲能與電化學儲能。

種類 典型額定功率(kW) 額定功率下的放電時間 特點 應用場景
物理儲能 抽蓄水力儲能 100,000~2,000,000 4~10小時 合適大規模儲能、技術成熟、充放電速度中等、受地理條件限制 調峰、日負載調節、頻率控制、系統備用
壓縮空氣儲能 10,000~300,000 1~20小時 合適大規模儲能、充放電速度慢、受地理條件限制 調峰/調頻、系統備用、平滑可再生能源功率波動
飛輪儲能 5~10,000 1~1,800s 壽命長、無污染、成本高 調峰、頻率控制、電壓控制、不斷電電源
電磁儲能 超導儲能 10~50,000 2~300s 充放電速度快、需要低溫條件、成本高 輸配電穩定、抑制震盪
超級電容儲能 10~1,000 1~30s 充放電速度快、成本高 頻率控制、電壓控制
電化學儲能 鉛酸電池 幾千瓦~幾萬千瓦 幾分鐘~幾小時 技術成熟、成本低、壽命短、存在環保問題 備用電源、全黑啟動
鋰電池 幾千瓦~幾萬千瓦 幾分鐘~幾小時 能量密度高、壽命與安全問題仍需持續改善 頻率控制、電壓控制、備用電源、平滑再生能源功率波動
液流電池 5~100,000 1~20小時 壽命長、可深度放電、便於組合、環保 備用電源、平滑再生能源功率波動
鈉硫電池 100~100,000 數小時 需要高溫條件才能運行、安全問題有待改善 頻率控制、電壓控制、備用電源、平滑再生能源功率波動
鋁電池 幾千瓦~幾萬千瓦 幾分鐘~幾小時 能量密度稍低、安全性高 備用電源、全黑啟動、其他對能量密度要求不高的應用
(表一)三種主要儲能方式比較表(資料來源:謝芳吉)

全世界最大的儲能系統是抽蓄水力儲能,短期主導地位不會改變

物理儲能包括抽蓄水力儲能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能。其中抽蓄水力儲能是目前全球規模最大的儲能系統,容量大、儲電成本低,可說是天然的大型電池,短期內其主導地位難以被取代。

但抽蓄水力儲能成長潛能有限,因為建設高度依賴地理條件(需有適當水資源與地形),近年新建水庫常因生態與環境爭議而受阻。2016年以來全球抽蓄水力機組裝機量僅成長0.6%。

壓縮空氣儲能是利用電力壓縮空氣儲存於礦井、鹽洞等地,需要時釋放發電,優點是輸出功率大、持續時間長、壽命可達40年;缺點是仍需搭配化石燃料,且受地理條件限制。

飛輪儲能則是將電能轉為高速旋轉的動能,優點是效率高(達90%)、壽命長、無污染;主要應用在不斷電系統UPS與電網頻率控制,但能量密度低、保養成本高。

超導儲能和超級電容儲能目前成本高,短時間難以大量應用

電磁儲能包含超導儲能與超級電容儲能。超導儲能雖然傳輸無電阻損失,但需維持極低溫環境,成本極高,目前多為試驗性應用。

超級電容儲能充放電速度極快,適合頻繁啟停的場合(如公車、捷運能量回收),但同樣因成本因素,尚未大規模普及。

全世界成長最迅速的儲能系統是電化學儲能,其中又以鋰電池儲能最具優勢

電化學儲能是近年發展最快的領域。鉛酸電池雖然成本低,但壽命短且有環保問題。

鋰電池儲能憑藉高能量密度,以及電動車帶動的規模經濟,成本快速下降,已成為目前應用最廣泛的儲能技術。

液流電池壽命長、可深度放電,適合大規模長時間儲能;鈉硫電池需高溫運行;鋁電池材料豐富、安全性高,但能量密度較低,需依應用場景選擇。

重要的是,世界上沒有完美的儲能技術,每種技術都有其優勢與限制,關鍵在於根據不同功率需求、放電時間與場域條件,選擇最適合的解決方案。

文獻出處:綠學院編輯室 
https://greenimpact.cc/Articles/detail?cid=2&id=311

儲能系統比較

常見問題 FAQ

Q1:什麼是儲能系統?主要作用是什麼?

儲能系統是將電能轉換成其他形式儲存,需要時再釋放的技術,主要用來削峰填谷、穩定電網,並提升再生能源使用比例。

Q2:鋰電池儲能為什麼目前最受青睞?

鋰電池能量密度高,隨著電動車發展成本快速下降,已成為成長最快的儲能技術,適合多數中大型應用。

Q3:抽蓄水力儲能未來還會是最大規模的儲能方式嗎?

短期內仍是全球最大規模儲能,但受地理條件限制,成長空間有限,未來將與電化學儲能互補。

Q4:不同儲能技術該如何選擇?

需依據功率大小、所需放電時間、場域條件、成本與安全性綜合評估,沒有萬能的解決方案。

Q5:企業安裝儲能系統的主要好處有哪些?

可降低電費、穩定用電、參與需求反應、提升再生能源使用比例,並可能獲得政府補助。

電話:03-563-2228 | Mail : info@yuchens.com
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