第二場台達智慧能源研討會於6月18日的下午在線上展開,其中邀請到了台達零組件事業群儲能元件事業處資深經理戴大欣,以及能源基礎設施暨工業解決方案事業群智慧能源方案事業部產品經理袁興智,為大家介紹電池儲能系統以及儲能解決方案應用案例的介紹與選型規劃建議。
安裝了電池,等於安裝了儲能系統嗎?
戴大欣以迷思破解開啟了這場演講:在大部分人們印象中,電池就是儲能系統,就如同手機是依靠電池供電一般,然而,這樣的觀念並不完全正確。儲能系統的確需要電池方能順利運作,但電池並非儲能系統的全部。除了儲能電池之外,還需要功率調節系統、能源管理系統、控制器等,方能構成完整的儲能系統架構。
電池特性一次解析
接下來戴大欣繼續由電池的化學系統、封裝形式與容量規格分別進行介紹。
電池芯的化學系統可以分為三種類型,分別為鉛酸電池、磷酸鋰鐵電池與鋰三元電池,三種電池不論在能量密度、循環壽命與材料成本方面皆有差異,而就安全方面來說,須考量整體系統設計進行判斷,進行適當的應用及管理。
電池芯的封裝形式亦可分為三種:圓筒型、軟包型與方形硬殼型。圓筒形普遍用於3C產品,具高度量產性;軟包裝型外殼相對較輕,但須以模組封裝,補強強固性;方形硬殼則易組裝,且強固性高,但成本也較前兩者高。
而在容量規格方面,當系統的容量越大,需要的單芯電容量也就越大。若使用小容量的電池芯組裝,就必須裝置更多的電芯,這樣不但會使系統更複雜,也讓不穩定風險越高。
舉例來說,1000KWh的儲能系統若安裝5Ah(額定容量)的鋰三元電芯,需裝置多達60,606顆;而若裝置50Ah的鋰三元電芯,只需5,405顆。在此情況下,50Ah的電池會比5Ah適合許多。
何謂電池C-rate?
以水塔與水管來比喻,水塔的容量決定了可以存放多少水,而決定水塔瞬間出水量的是水管的粗細。C-Rate就如同水管粗細,代表電池特性所能負荷的最大電流量,但電池畢竟不同於水塔可以隨時更換水管,C-Rate在電池設計、製造時就已經決定,無法變動。因此系統規劃的初始就必須考量應用情境來選型電池。
舉例來說,若以2000KWh(能量單位)的電池來支援儲能系統,平衡型(1C)電池將以2000kW持續放電1小時;功率型(2C)電池將以4000kW持續放電0.5小時;而能量型(0.5C)電池將以1000kW持續放電2小時。其中功率型電池可以應用在低 C-rate情境,但能量型電池不能應用在高 C-rate情境。
比較三者,在相同高功率的應用情境下,功率型電池的電池單位價格高,但電池系統總價低;能量型電池的電池單位價格低,但電池系統價格高;平衡型則皆居中;在低功率的應用情境下,則選擇能量型電池在單價與總價上都會較具優勢。從應用端來看,能量型電池多用於削峰填谷、負載轉移等功能;平衡型多用於電動車充電站與太陽能平滑化;功率型電池則用於緊急備用電源及頻率調節。總結以上,針對應用環境和條件的不同,應選用合適的電池類型,達到成本、效能最佳化。
選購電池儲能系統 應考慮什麼?
儲能貨櫃簡單來說就是將電池與管理系統放進貨櫃中,既能隔絕日曬雨淋,亦方便進行運輸、管理,而除了走入式儲能貨櫃,台達同時設計了貨櫃式戶外儲能機櫃組。
但儲能貨櫃不僅只有電池模組放入貨櫃,完善的儲能貨櫃內也包含多項子系統,如:電池機櫃、電池管理系統、環境控制系統、空調系統、高壓直流配電、門禁系統、通訊控制系統、異常監測系統、自動消防系統、不斷電系統與低壓輔電系統,並將以上系統整合管理。
作為演講總結,戴大欣建議,在選購儲能系統時,用戶端應考慮:是用在需量反應還是頻率調節?契約容量為何?未來是否會擴產,能量是否可能再上升?其他包含過去的用電紀錄、目前的可用設施空間、周邊安全距離、配電與併網便利性與施工便利性等資料都需要提供給系統規劃方。
採購時,更需考慮該供應商的信譽、是否有實績案例、產品與施工品質、案場規劃、在地化佈局等,以確保生命週期長的儲能系統可獲得完善的售後服務。
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