儲能系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
電動車產(chǎn)業(yè)（次世代自動車）雖然消耗電池的數(shù)量甚高，但是在基礎(chǔ)建設(shè)尚未成熟且周邊延伸產(chǎn)業(yè)尚未成形之際，于近五年內(nèi)仍舊難以大規(guī)模普及；反觀儲能電池（蓄電池）產(chǎn)業(yè)除可搭配著再生能源做應(yīng)用，也可單獨使用作為緊急備用電力系統(tǒng)，未來的市場需求可期。根據(jù)日本METI預估（圖一），全球儲能系統(tǒng)需求將隨著智能城市的興起而成長，以日本市場而言，因為災害所促成的城鎮(zhèn)再造機會，將更加速落實新型態(tài)能源應(yīng)用的進程，預估將在2012年開始在日本市場會有明顯的成長需求，未來五年更會快速擴展至全球各主要城鎮(zhèn)地區(qū)。
圖一 電池應(yīng)用發(fā)展期程
緊急備用儲能系統(tǒng)在效益與保障間權(quán)衡
“緊急備用電力”顧名思義是在于單純的電力備份，因此在早期的產(chǎn)品設(shè)計中，大多是以經(jīng)濟效益來做首要考量。但是發(fā)展至今，備用電源在使用的概念上已經(jīng)有很大的改變，除了作為備用之外，在民生與工業(yè)用途上，也分別發(fā)展出不同的電力調(diào)配功能。
在工業(yè)用途上，其主要的功效在于爭取足夠的緩沖時間為主，以確保工業(yè)電腦能有足夠的時間關(guān)機，以減少電力中斷造成的自動化生產(chǎn)損失。在目前的應(yīng)用面上，包括各種生產(chǎn)制造機臺，都有這類型的備用電力配置設(shè)計。另外在基地臺建置部分，使用獨立電源也可免除因為電力系統(tǒng)有限的復蓋率，所產(chǎn)生的電力窘境。甚至目前在當紅的云端產(chǎn)業(yè)發(fā)展上，屬于高耗電的直流服務(wù)器，需要儲能電池做為緊急備用之外，也可借由直流分電盤的設(shè)置與電池的搭配，將電力轉(zhuǎn)換效率發(fā)揮到最高，免除耗電效率低落所產(chǎn)生的熱處理，因而需要再額外增加一筆主動散熱的電力支出。
在民生用途上，備用電力的大多與住宅建筑結(jié)合應(yīng)用居多，因為其電力消功率較小且使用時間較短，因此系統(tǒng)設(shè)置有較多機會與再生能源做設(shè)計結(jié)合；至于商業(yè)大樓的部分則以延續(xù)電力為其主要考量，以經(jīng)濟以及續(xù)航力為訴求，因此大多以燃油發(fā)電機作為緊急備用電力來源。
緊急備用電力配置往功能與實用作延伸
當儲能系統(tǒng)做為單一的緊急備用途，無論是在經(jīng)濟效益以及使用頻率都難以在民生用途上快速普及，也因此開發(fā)廠商開始在儲能電池系統(tǒng)設(shè)計中改以透過電力的流動創(chuàng)造出離尖峰的經(jīng)濟效益，進而將儲能電池系統(tǒng)不僅具備緊急備用的用途，更兼具有實用的經(jīng)濟節(jié)能性。
以下圖（圖二）為例，電池系統(tǒng)在模組連結(jié)上，可與市電電網(wǎng)做連結(jié)，提供電力在離峰與尖峰之間作為電力需求緩沖，同時也可與再生能源結(jié)合，讓電力來源可以兼具獨立性與環(huán)保性。
圖二手機電源充電與補充的需求情境
創(chuàng)能、節(jié)能與儲能的完美搭配
一個完整的新式再生能源系統(tǒng)，在過去來說大部分所見是節(jié)能與創(chuàng)能模組相結(jié)合，例如太陽能搭配LED路燈即是一例，往往忽略掉儲存系統(tǒng)的優(yōu)化與延伸，因此大多選用效能較低的鉛酸電池做為其過渡的搭配組合。
再生能源可與高效率儲能電池作良好的搭配，然而目前的太陽能系統(tǒng)大多是以并網(wǎng)的方式存在，原因在于現(xiàn)行的電力系統(tǒng)并不適合大規(guī)模電力反饋的機制，且在升降電壓過程的電力回收效率也并不理想。因此大規(guī)模的太陽能系統(tǒng)大多是設(shè)計架設(shè)在發(fā)電廠周遭，以減少其他的電力系統(tǒng)困擾。
事實上，太陽能、發(fā)光二極管以及電池都是直流電驅(qū)動的元件，因此當創(chuàng)能、節(jié)能以及儲能系統(tǒng)整合成為一個系統(tǒng)的時候（圖三），電力使用效率將能夠達到最高。然而，在目前的電力結(jié)構(gòu)上，因為考量到發(fā)電成本以及電力傳輸?shù)牧鲃有?，大部分的電力來源仍以交流電為主，使得大城市地區(qū)在三種模組系統(tǒng)的整合應(yīng)用仍十分少數(shù)，而偏遠地區(qū)受限于電力普及等問題，會因為便利性關(guān)系而犧牲成本考量，采用創(chuàng)能節(jié)能儲能三種模組結(jié)合的整合式裝置架構(gòu)。
圖三完整的綠色能源系統(tǒng)搭配
日本于災后的省思與因應(yīng)
對于日本而言，能源獨立，已是刻不容緩的事情。2011年日本福島大地震之后，核災的問題讓日本開始重視再生能源的實際應(yīng)用，2012年第一季度甚至開始計劃關(guān)閉所有核電廠，而太陽能將會是未來的重要發(fā)電方式之一。
目前來說，日本年度太陽能需求約在3.6GW，未來在2020年將計劃提升至28GW（圖四），以日本的太陽能電網(wǎng)屬性來說，大多是走向分布式發(fā)電，而非美國此類集中式的方式。分布式太陽能系統(tǒng)的精神意涵，在于現(xiàn)地生產(chǎn)在地使用，因此在太陽能以及儲能系統(tǒng)在搭配上將有可能以家用為單位進行推廣。連帶的使其系統(tǒng)設(shè)計將更有機會將輕巧的儲能系統(tǒng)導入到生活之中。
圖四日本再生能源未來規(guī)劃
日本建筑的變革維新
地震對于日本所帶來的影響，除了是對于天災預防所促成的警惕以外，對核能所產(chǎn)生的風險問題也讓整體能源產(chǎn)業(yè)面臨到重新思考的地步。對于東北地區(qū)而言，所產(chǎn)生的災害是全面性的，也因此讓日本期待新一波的造鎮(zhèn)精神能夠落實于重建區(qū)（圖五）。
過去的再生能源系統(tǒng)的搭配大多是建置在獨棟式建筑，此類建筑無論是空間或者面積都較為具有彈性，然而舊式的配電設(shè)備難以做大幅度的變動，換句話說再生能源在導入上仍有其限制。當新式建筑與配電系統(tǒng)重新規(guī)劃之際，再生能源導入則變得更能發(fā)揮其獨立能源的特點。同時個別建筑在電力設(shè)計的改變也將能夠塑造出城鎮(zhèn)等級的能源管理，讓電力供應(yīng)能夠在特定區(qū)域內(nèi)互通有無進，讓創(chuàng)造閑置能源的家庭電力能夠支援正在耗電的區(qū)域，達成能源分享的目的。[!--empirenews.page--]
圖五日本儲能電池發(fā)展
日本擊出全球民生儲能系統(tǒng)市場的第一球
著眼于目前日本經(jīng)濟情勢，要做到太陽能與儲能系統(tǒng)合一，在實務(wù)上仍有很大的考驗，以儲能電池模組的成本來說，約占了整體系統(tǒng)的一半以上，對于推展實務(wù)上，仍有很大的挑戰(zhàn)性，經(jīng)濟效益的推波成為其關(guān)鍵。
日本政府在前首相菅直人的推動下，于2011年底開始針對電池部分進行政策補助。補助細則部分，可區(qū)分為個人或者企業(yè)用戶，個人用戶的使用容量約是在1~10kWh范圍，電池補助不得超過總系統(tǒng)1/3比重，且整體電池金額不得超過一百萬日圓。而在企業(yè)用戶則是在1~10kWh以及>10kWh兩部分做區(qū)隔，1~10kWh以補助電池1/3為上限范圍，總補助金額不得超過一億日圓；至于>10kWh的企業(yè)用戶，因為整體配電成本以及復雜度有所提升，其補助范圍除了電池之外，也包含了周邊配電升壓等線路。
補助金額豐厚，也因此而獲得不少的機電廠的青睞。然而因為使用地區(qū)在日本，對于產(chǎn)品的門檻也相對的要求較高，以產(chǎn)品壽命而言，要求至少要五年以上，同時在產(chǎn)品整合的效率上也是有所要求，對于臺灣而言，要切入此一豐厚的產(chǎn)品供應(yīng)鏈仍是大有挑戰(zhàn)。
圖六日本儲能電池發(fā)展
總結(jié)
電池產(chǎn)業(yè)在全球發(fā)展已逐漸從攜帶便利性，逐步轉(zhuǎn)向為增加能源效率性，從目前的消費性產(chǎn)品來看，以面臨了成長趨緩的飽和狀態(tài)。家用儲能系統(tǒng)則是另外的一波除能成長利器，相信隨著再生能源的不斷成長，儲能系統(tǒng)將會有更多的市場切入點，讓創(chuàng)能、節(jié)能與儲能系統(tǒng)做出最完美的搭配。
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