尖峰燃气电厂与电池储能你死我活大战谁能胜出?-北极星火力发电网

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燃气电厂能快速启动、升载降载的特性，使当前尖峰用电需求，可说大多数由尖峰燃气电厂包办，少部分则由抽蓄水力发电厂，以水的位能为能源储存方式，在离峰时抽水到上池，尖峰时放水发电，但受限于水库破坏山林的环保考量，如今各国新建水库的可能性越来越低。随着电池成本快速下降，尖峰电力问题有了新的解决方案选择，那就是应用电池能源储能，电池供应链产业，如今开始与燃气供应链产业进行一场追逐尖峰商机的生死较量。

盖许多电厂，只在尖峰的时候启动，摊提上成本相对较高，尖峰燃气电厂的容量因数，往往只有 5%~6%;由于尖峰燃气电厂往往是开放、单循环而非能源效率较高的复循环，使得同为燃气发电，尖峰成本较高;燃气虽然启动与升载快速，但从最低转速升到最高最快也仍要数分鐘的时间，同样因应尖峰突发需求，电池储能系统几乎是即时，反应远远更快;燃气电厂虽然较燃煤电厂的空污少，但仍非全无污染，加上天然气管线与储槽等设施的安全性考量，因此必须兴建在距离都会人口密集区稍远之处，因而有电力输配方面的需求，电池储能完全没有空污问题，可配置在用电所在的都会区，对电力公司来说可省去输配骨干瓶颈的烦恼。

电池储能系统唯一不如尖峰燃气发电厂之处，在于若电力短缺危机持续不是只在短暂尖峰时刻，而是延长到大半天，燃气发电厂只要供气不断绝，就能一直开启发电，电池储能系统所储存的电力用罄，就无用武之地。因此，电池储能系统到底能否取代，或能取代多少尖峰燃气发电厂市场，端看电力调度时到底是短暂尖峰需求多，还是延长的需求多?

实际检视美国尖峰燃气发电厂的营运状况，以俄亥俄州的特洛伊电厂为例，2017 年启动 46 次，平均启动 5.2 小时，只有 8 次启动时间超过 8 小时，3 次启动时间超过 10 小时。蒐集电厂启动时间数据，加以分析的结果发现，目前 4 小时储能时间的电池储存系统表现不佳，无法取代大多数的尖峰燃气电厂启动事件，但只要增加到 6 小时，就能处理 74% 的尖峰，若扩增到 8 小时，则可涵盖 90%，10 小时系统可处理 97% 需求。

实务上，若电力调度机构有电池储能系统可应用，并不会撑上 10 小时，而是用以拉平离峰尖峰差距后，让燃气电厂以基载或至少中载方式运转，离峰多发的电力储存起来，转到尖峰使用，减少燃气发电厂閒置的时间，提高燃气发电的容量因数，相对来说，也同样的电力，也就不需要那么多燃气发电厂。因此，电池储能取代燃气发电的市场，并不是完全淘汰对方。长时间的状况仍会由燃气发电厂扛起，但短时间的启动关闭需求，则由电池系统取代。

顾问公司伍德麦肯兹(Wood Mackenzie)预估美国未来 10 年内会有 20 吉瓦(gigawatt)总发电容量的新燃气发电厂启用，4 小时的电池储能系统能取代其中 32% 需求，也就是估计约 6.4 吉瓦，这些机会将主要在加州、德州、亚利桑那州，而若 8 小时的电池储能系统很快降低成本进入商用化阶段，可取代其中 82% 需求，也就是 13.1 吉瓦。电池储能产业正磨刀霍霍，希望抢食这块大市场，相对的，奇异(GE)为首的燃气产业则拚死守卫自己的市场。

有搭配合作的空间

到底这场争夺战谁能胜出，目前只能说战况胶着，加州电力公司早已积极布建能源储存，佛州、北卡罗来纳、亚利桑那州也正在规划能源储存，但服务範围及于维吉尼亚州、北卡罗来纳的道明能源(Dominion Energy)则重押燃气而较不重视能源储存，认为电池价格还不够低，因此能源储存目前并不在考虑範围。

道明能源的 5、15、25 年长期资源整合计画中认为，现代化的电网将会创造更动态化的系统，最好能因应大量电网级的太阳能发电设施，以及大量小型、广泛分布的分散式能源资源。这样的叙述，听起来应该重视大量能源储存系统建置，道明能源资源整合计画表示除了传统的抽蓄水力发电以外，也持续关注电池与飞轮储能技术的发展，但是道明能源承认对储能的关注不如燃气。

道明能源的分析规划到 2033 年至少新建 8 座燃气电厂，总发电容量 3.664 吉瓦，道明能源表示，在当前的时点，要配合可再生能源的间歇性，天然气是最具成本效益的备援能源。不过，未来若成本结构改变，电池可望逐渐占据更重要的角色，下次将于 2020 年发表的长期资源整合计画，会更注重电池。道明能源表示自 1985 年以来就运作 3 吉瓦容量的巴斯郡抽蓄水力发电厂，因此理解能源储存的重要性。

道明能源和其他州、其他电力公司，对能源储存的积极度差异，可说表明了现在正是燃气与电池大战的僵持时刻，两者目前利弊相抵不分轩轾，但随着电池成本将随时间下降，燃气的成本则未必，因美国天然气价格已不易再大幅降低，终究电池会逐渐胜出。

电池与燃气发电并非真的只能你死我活，电池储能与燃气其实有搭配合作的空间。南韩电池能源储存公司 Kokam 提供澳洲阿林塔能源(Alinta Energy)一处矿业巨擘必和必拓(BHP Billiton)铁矿坑的微电网设施，就是结合开放循环燃气发电与电池储能，含一座 178 百万瓦发电容量的开放循环燃气发电机，以及 30 百万瓦、1.14 万度电的电池储能设施，储能系统由 5 座约 2,200 度电储存容量的货柜大小储能设施组成，使用 Kokam 镍锰钴叁元锂电池(Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide, NMC)，电池最大放电电量为 10 库伦，高于一般锂电池的 3 库伦，以在短时间内提供大量电力，宣称可耐用 1 万次充放电循环，保固 10 年。电池能应付矿坑用电需求上上下下波动，避免燃气发电机组需不断升载降载的负担，可提升燃气发电的能源效率，更能减缓机组的损耗。

燃气阵营的龙头奇异也对此有类似见解，奇异与南加州爱迪生(Southern California Edison)，共同合作设置一组燃气与电池混合设施，结合 50 百万瓦的尖峰燃气电厂，与 10 百万瓦、4,000 度电电池储能设施，已让燃气机组更有效率运作，燃气机组尽量以最有效率的方式运转，而每 5~15 分鐘上上下下配合电网提供的旋转备转容量(spinning reserve)需求，则由电池去应付。

芬兰陆用和海上动力系统公司瓦锡兰(Wärtsilä)，2017 年买下电池储存软体公司绿铁匠(Greensmith)，也一样正在商用化内燃发电机与电池混合系统，利用电池让燃油发电机更节省燃料，提高燃油效率，每年使用的燃料可因此减少 6%，也相对减少了碳排放。

终有一天，当电池成本降到一定门槛之下，搭配可再生能源普及，世人可能再也不需要燃气发电，而将跟随燃煤发电如今的趋势，逐渐成为歷史陈蹟。但当前电池仍未能达到能大量取代燃气的成本门槛，反而短时间内，电池与燃气发电还可以达成「互利共生」，彼此和平共处，但这样的和平能维持多久，就很难说了。

原标题：电池储能与尖峰燃气电厂你死我活，大战谁能胜出?

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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