作者: admin

發布日期 2018 年 07 月 26 日 13:04 | 作者 EnergyTrend

中國近年來如火如荼開發太陽光電與風力發電，此舉雖然大大滿足用電需求，但也讓電網難以負荷過多電力，頻繁發生棄光與棄風現象，因此近期有研究提出解決方案，指出可將部分綠能計畫換成聚光太陽能熱發電（CSP）系統，藉此提升電力調度性能。

各國再生能源多以風力發電與太陽光電為主流，但這兩項綠能系統為變動型再生能源（VRE），會受限於天氣、只有起風或是日照充足時才能運作，除非廠商與政府再花大錢安裝電池儲能系統，不然多餘的電力也無法儲存。

而 CSP 系統除了可用太陽熱能發電，還可以儲存熱與電，不管是白天還是晚上都有電可用，發電量更能依需求調節，彈性甚至比天然氣發電還要高。該系統的熱儲存系統（TES）成本也相對低廉，與鋰離子電池儲能系統每 KWh150 美分高價相比，TES 目前成本為每 KWh 20-70 美分。

看好 CSP 系統的優勢，中國清華大學認為該技術可與風力發電與太陽光電相競爭，認為該技術相當適用於中國再生能源重地：青海省與甘肅省。其中青海便預計在 2020 年裝置 3GW 風力發電、10GW 太陽光電，甘肅則是預計安裝 7GW 風能與 10GW 太陽光電。

而為估算 CSP 是否適合甘肅與青海，團隊結合裝置費用與運作成本、調度性能等資料，自製分析軟體來評估。中國清華大學電機系博士生杜爾順表示，電網執行計畫工具（Grid Optimization Planning Tool，GOPT）是個電力系統操作軟體，會考量到各種發電系統、直流與交流電網和實際調度規則，因此可對風力、太陽光電與 CSP 進行有效評估。

研究指出，假如用 CSP 取代中國甘肅省與青海省 5-20% 風能與太陽光電計畫，可獲得價值每 KWh 18-30 美分的額外能源與電力靈活性效益。其中青海已擁有許多水力發電系統，原本就可以靈活調度電力，CSP 對太陽能與風能的效益不大，受益價值低於每 KWh20 美分。

相較至下，CSP 系統可在甘肅大放異彩，由於甘肅火力發電占比高，電力系統較缺乏靈活性，電網無法消化大多再生能源。研究將一部分綠能占比換成 CSP 之後，除了可減少大量棄光與棄風效應，鄰近的化石燃料廠也不用再頻繁因應變動型能源產電波動而升降載，受益價值為每 KWh 24-30 美分。

雖然 CSP 目前建造成本相對高昂，但隨著裝置量上升與技術進步，未來價格也會進一步降低，中國也計畫在 2020 年之前裝置 5GW CSP 系統，並希望電價可降至每 KWh 11.51 美分。

清華大學電機系康重慶教授指出，目前並非所有材料與零件都是中國製造，因此 CSP 在中國推行速度較慢，但該技術未來進展將會越來越快。研究已發表在《Applied Energy》。

（本文由 EnergyTrend 授權轉載；首圖來源：Flickr/alex lang CC BY 2.0）

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 發布日期 2018 年 07 月 30 日 8:45 |作者 EnergyTrend

液流電池可以儲存大量電力，有望在綠能儲能技術派上用場，而近日美國哈佛大學團隊更成功改良有機化合物醌（quinones），打造出更高效與長壽的有機液流電池，縮短該設備與商業化門檻的距離。

太陽能與風能為當今備受歡迎的綠能設備，但這些技術皆為變動型能源，若不想要電力供過於求或是供電不穩，得找出有效且可大規模儲存電力的方式。其中鋰離子電池雖然為儲能技術龍頭，不過大範圍建置鋰離子電池儲能電廠將所費不貲，廠商也需要定期更換電池。

液流電池或許會成為再生能源儲能明日之星。該系統運作模式是將電子儲存在外部兩側的液態電解質槽，充放電時電解質會被幫補到中間的發電室，而發電室也會以薄膜隔開兩種溶液、形成兩個電極，最後產生離子交換來發電。

該電池可以透過改變電解質與薄膜尺寸來調整電池容量與電輸出，且由於電池兩側電解質是分開存放，相互滲漏與自身放電的機率都很低，因此安全性高、能量也可以長久儲存，非常適合製作成大型儲能系統，只不過該設備目前的能量密度不高，還需要進一步突破才能抵達商業化階段。

以往的液流電池也都是由溶於酸的釩和溴電解質組成，這些化學品不僅成本高昂，也具有腐蝕性，因此不少科學家將目光從釩轉向有機化合物醌類。該分子在自然界分布相當廣泛，常見於光合作用與細胞呼吸中，可為動植物儲存能量。

哈佛大學則致力於研發有機液流電池，2014 年以來已嘗試 1 萬種醌類，並測驗過多種材料，像是用亞鐵氰化物取代溴、將酸性電解質轉換為鹼性混合物、用改良維生素 B2 當作醌，2017 年更是調配出中性電解質配方，只是這些研究付出仍無法讓有機液流電池跨越商業門檻。

不過目前似乎又有一線曙光，現在哈佛大學團隊已改造一種醌類，成功製造出壽命與效能兼具的有機液流電池設備。為表達材料的穩定性與長壽特質，研究員還以《聖經》中壽命最長的人來為材料命名、稱之為「瑪士撒拉（Methuselah）分子」。

哈佛材料科學教授 Michael Aziz 表示，以前團隊也有製造出長壽的液流電池，但是那些化學物質可承受電壓較低，導致分子無法儲存過多能量。而現在已找出穩定性高、輸入電壓也可超過 1 伏特的材料，有望成為符合商業化與技術標準的設備。

該材料的穩定性相當高，研究測試指出，瑪士撒拉分子每日衰退率（fade rate）低於 0.01%，充放電循環衰退率也不到 0.001%，這些數據代表著分子的年衰退率有望低於 3%，在這期間有機液流電池可以充放電好幾萬次。

且瑪士撒拉分子也具有可溶性、容易溶解在弱鹼性電解質中，如此一來不僅可以提高電池能量密度，薄膜與電解槽也不需要優異的耐腐蝕特性，能降低材料的總成本。美國能源部儲能研究主任 Imre Gyuk 則表示，這項研究讓液流電池朝低成本與長壽邁進，而目前我們也相當需要這類型的設備，這樣才可以吸收大量的間歇型綠能電力。

研究已表在《Joule》。

（本文由 EnergyTrend 授權轉載；首圖來源：哈佛大學）

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發布日期 2018 年 08 月 24 日 9:00 | 作者 EnergyTrend

隨著再生能源部署量增加，越來越多人意識到儲能系統的重要性，希望可透過儲存多於電力來補足變動型再生能源的劣勢，而根據 GTM Research 新報告，未來 5 年內全球鋰電池儲能系統部署將年成長 55%，會從 2017 年的 2GWh 增加到 2022 年的 18GWh。

加裝電池儲能系統後，太陽能與風能等間歇性綠能將不再受到天氣挑戰，也可以大大提升電網穩定性，而電池儲能技術部屬增加後，未來鋰電池儲能系統將有望改變整體供電環境。

目前美國為鋰電池儲能設備部署龍頭，其次則是中國、日本與澳洲，這些國家在電池儲能系統的投資將有望在未來幾年內達成穩定電網、降電價等效果，而他山之石可以攻錯，其他國家也可透過前者經驗加速部署電池儲能系統。

且由於電動車的崛起，未來鋰電池的成本還會繼續下降。全球首批電動車與油電混合車所使用的電池已差不多進入退休年齡，但他們並不會立即送進回收場，還可在儲能系統、充電站及住宅智慧能源發展第二春，並在這些領域待 7~10 年。

現在各國科學家也致力於打造成本效益比更高的鋰電池技術，盼能提升電池的能量密度、性能與壽命。報告作者 Mitalee Gupta 和 Ravi Manghani 也指出，2040 年電池價格能從 2017 年的每 KWh 219 美分降至 39 美分。

澳洲 2017 年末也建立世界最大 100MW/129MWh 鋰離子電池發電廠，並成功降低當地電價與提升電網穩定性，且根據澳洲 2017 年研究報告，2025 年電池儲能系統將可有效取代當地天然氣發電廠。

BNEF 2018 年新能源展望（New Energy Outlook 2018）也指出，自 2010 年以來鋰離子電池成本已下降 80%，再加上電動車技術蓬勃發展，未來鋰離子電池成本還會繼續下滑，並大大影響未來電力能源組合，預計到 2050 年，全球儲能系統投資累計金額將達 5,480 億美元，三分之二投資用於電網級儲能系統，剩下則是家庭與企業的小型儲能設備。

電池儲能系統時代即將到來，人們越來越能精準控制太陽能和風能輸配電，即使遇到無風或日照較少的日子，電池也可以儲存電力、為人們提供源源不絕電力，將來再生能源也或許能因此成功取代燃煤、天然氣和核能發電。

（本文由 EnergyTrend 授權轉載；首圖來源：pixabay）

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