電化學儲能俗稱電池，存在於我們日常生活周遭，已經是一個生活必需品。它雖然小到不起眼，但是卻無所不在，新一代的智慧電力系統當中，電力級儲能也是無所不在，相較於量級龐大的電力系統，儲能的佔比還是非常非常小，它正在逐漸變大，讓我們一起來探索其中的奧妙吧！
本文章嘗試從化學儲能的產業發展趨勢出發，進一步談到鋰電池儲能，以及其無所不在的特性，提供社會大眾參考。至於位能、動能、電磁能等型態的電力級儲能，不在本文章的討論範圍內。
鋰電池儲能系統將對智慧電力系統產生重大影響
約莫在2013年至2014年之間，美國曾經有一個電力級化學儲能系統（Utility Chemistry Storage System）大戰，當時參戰的除了鋰電池以外，還有鉛酸電池（Lead Acid）、鈉化學電池（Sodium Chemistries）、釩液流電池（Flow Vanadium）、鋅液流電池（Flow Zinc）等等。
到了2017年，從實際建置情形來看，這場大戰暫時告一段落，鋰電池技術以94%的市佔率取得絕對的優勢。如果這個趨勢持續下去，可以預見鋰電池儲能系統將對智慧電力系統（Smart Power System）產生重大的影響。
我在前面的專欄文章《你應該要知道的智慧電網標準地圖》中論述：儲電為必要，只是佔比不高。當時提到IEC把儲能配置在分散式能源（DER）、工業自動化、家庭與建築自動化三個項目之內。
將電力級化學儲能應用在發電與輸配電端
我們今天來談新的東西，來自於電力設備公司的觀點，他們實際推動產業發展，將電力級化學儲能應用在發電與輸配電端。
我們可以看到從2012年開始，電力級的佔比一直比住家級（Residential）與非住家級/工商級（Non-Residential）還要高，GTM Research預估一直到2022年，電力級依然是佔比最高的項目。我們可以確定，電力級儲能已經是智慧電力系統的主角，住家或工商應用只是配角。
電力級儲能的裝置容量與儲電量比較大，所以具備經濟規模優勢，同時獲得三大百年歷史電力設備公司（GE, ABB, Siemens）與電池電動車（Battery Electric Vehicle, BEV）領導公司Tesla積極推動，其安全性遠較消費性電子等級的鋰電池還要高出許多，達到電力公司之要求，建置的規模逐漸擴大。
當發電公司與電網公司已經使用，表示有嚴格的安全規範與保護措施，我們實在不用太擔心鋰電池的安全性問題。
今年，一份來自於台電綜合研究所的研討會簡報，清楚地告訴我們電力級儲能如何應用在發電端、用電端與輸供配電端。
發電端使用儲能系統可以讓再生能源的輸出平滑化；調整電網頻率（提供毫秒等級的響應速度『單位：A/ms』）；提供功率（容量）補償能力。輸供配電端使用儲能系統，好處是提供備轉容量；穩定頻率與電壓；強韌電網；故障備援；電力輔助服務（Ancillary Service）等。在台電的圖片裡，原來的輸配電路上，都可以加掛能源儲存系統(Energy Storage System, ESS)，這樣的設計，巧妙地把儲能融合在電網系統裡面，分散式使用儲能系統，有助於建構一個強韌的電網系統。實務上，儲能系統逐漸和各級變電站一起建置，強韌各級變電站。
我們可以在發電廠與變電站內建儲能系統，也可以在發電廠與變電站中間，找一個新的地點，設置好電力線與新的大型儲能系統。這樣彈性的作法，恰好補強過去電網建設時，所面臨的區域性不平衡問題。在某些用電比較緊張的地區，配置一個儲能系統，增加供電餘裕；在某些供電過剩的地區，發揮吸收電力，保護電網的功能。
分散式儲能系統比電力網路更具彈性
分散式儲能系統比電力網路更具彈性。強調彈性優勢的智慧電力系統，需要儲能系統來增加彈性，因此儲能是一個必要的選項，儲能的佔比越高，電力系統的智慧化效果也就越好。
台灣是一個以中小企業為主的經濟體系，中小企業的觀點常常出現在新聞媒體上，讓人誤以為這就是趨勢，但如果從統計上來看，可能未必如此。
台灣的電力化學儲能市場，目前以用電端儲能為主流，應用在手機基地台、工商用途、家用太陽能等。我們從美國電力化學儲能市場的數據看到，電力級儲能才是主流應用，而非住家或工商用。希望各位讀者不要被新聞媒體所誤導了
。
從全球市場的角度來看，儲能現在的佔比確實不高，不及1%。因為儲能系統具備提供功率補償能力的功能，市售的儲能系統皆有標示功率與發電量，所以我們可以和發電設備的裝置容量合併計算。2017年全球新增電力容量為257GW，儲能1.22GW，合計258GW。2017年全球新增電力淨容量以太陽能居第一位，達98GW(38%)，後面依序是風力發電52GW(20%)、燃氣發電38GW（15%）、燃煤發電35GW（14%）、大型水力發電19GW（7%）、核能發電11GW（4%）。
電力級儲能系統和龐大的發電容量相比，小到可以忽略，可是智慧電力系統裡面卻無所不在，所以，我認為不應該把電力儲能服務歸類在輸配電網裡面，它應該是一個獨立的業種，適合放在電力供應業的下面。我們也看到儲能是必要的，雖然現在還不是那麼重要，但卻是強韌電力系統的關鍵。
如果我們有螞蟻雄兵式的儲能系統建置，假設也累積到2GW，也許缺電的問題就可以獲得緩解。如何釋放電力級儲能系統的威力，將是我這一系列文章的重點，讓我們一起來探索儲能的新世界吧！
參考資料：
[1] Dr. Imre Gyuk, Director of ESR at US DOE-OE, Dan Finn-Foley, R.A. E.S. at GTM Research 且 Todd Olinsky-Paul, Project Director at CESA, “State of the U.S. Energy Storage Industry: 2017 Year in Review,” 13 02 2018. [線上].
[2] 陳世芳【麥斯管理顧問公司】, “你應該要知道的智慧電網標準地圖,” 28 8 2017. [線上].
[3] 吳成有【台電綜合研究所】, “大型儲能系統應用案例,” 於 107年太陽光電暨儲能技術研討會, 2018.
[4] Tsvetomira Tsanova, “World adds 98 GW solar, 70 GW fossil fuel power capacity in 2017,” Renewables Now, 09 04 2018. [線上]. [存取日期: 18 04 2018].
[5] Emily Holbrook, “Report: Unprecedented Growth in the Energy Storage Market, Expected to reach 29,300 MW by 2027,” Energy Manager Today, 29 03 2018. [線上] [存取日期: 18 04 2018].
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