在全球高度重視氣候變遷與節(jié)能減碳的趨勢(shì)中，再生能源、電動(dòng)車、以及智能電網(wǎng)之推動(dòng)已成為國(guó)際趨勢(shì)。同時(shí)也帶動(dòng)了各類大型儲(chǔ)能與動(dòng)力電池的市場(chǎng)需求。而日本挾著電池材料至Cell的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，于大型儲(chǔ)能發(fā)展相當(dāng)積極。以2009年布建狀況來說，近90%的儲(chǔ)能均設(shè)置于日本境內(nèi)。而在此次Battery Japan展會(huì)中，多家廠商亦展出各種大型儲(chǔ)能電池。另外，除大型儲(chǔ)能外，文中將一并提及其它新技術(shù)及產(chǎn)品應(yīng)用趨勢(shì)。
(圖一)2009年全球大型儲(chǔ)能各國(guó)占有率
大型儲(chǔ)能用電池展場(chǎng)趨勢(shì)
圖二系日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省對(duì)于應(yīng)用于大型儲(chǔ)能的各式電池，點(diǎn)出未來技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)。另外，并加入“技術(shù)難度”、“充放電速度”、“價(jià)格”，進(jìn)一步說明各式儲(chǔ)能電池的特性。目前日本產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)省對(duì)于大型儲(chǔ)能相關(guān)的電池選項(xiàng)，主要為鎳氫電池、鈉硫電池、鋰離子電池、超級(jí)電容等。目前于實(shí)際布建案例中，以鈉硫電池所占比例最高，預(yù)估2010年，全球約占有64%，近160MW的布建量。
此外，其它電池各有不同的特點(diǎn)，例如：有著價(jià)格優(yōu)勢(shì)的鎳氫電池、高速充放電優(yōu)勢(shì)的超級(jí)電容等。而鋰離子電池，則有可能在車用電池大量使用下，藉由規(guī)模經(jīng)濟(jì)拉低成本進(jìn)入大型儲(chǔ)能的應(yīng)用市場(chǎng)。此外，在本次展會(huì)中，亦發(fā)現(xiàn)部分廠商開始應(yīng)用鋰離子電池于大型儲(chǔ)能。整體來說，每種類型的電池各有自身的優(yōu)缺點(diǎn)，必須就其特性找到適合的儲(chǔ)能應(yīng)用。
(一)新神戶電機(jī)(Shin-Kobe Electric Machinery Co.)
新神戶電機(jī)，系為日立制造所負(fù)責(zé)生產(chǎn)工業(yè)用鋰電池的事業(yè)部。此次所展出的的大型儲(chǔ)能電池較為特別，如圖三所示的LL-W型大型儲(chǔ)能用鉛酸電池。此模塊除具備一般儲(chǔ)能功能外，更可以用于緩和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)激活時(shí)，產(chǎn)生的系統(tǒng)不穩(wěn)定狀況。整體規(guī)格如圖三所示，大小為437×799×500 mm、電壓 8V、電流可達(dá)1500Ah、電容量為12kWh，單價(jià)為40萬日?qǐng)A。以單支風(fēng)力發(fā)電組約2MW的發(fā)電為基礎(chǔ)，約需要1.3MWh的儲(chǔ)電裝置，故推算整體LL-W模塊，約需432個(gè)。目前與黑潮(Kuroshio)風(fēng)力公司合作，已實(shí)際設(shè)置于青森縣五所川原市，以搭配16MW的風(fēng)力發(fā)電總量。
另外，新神戶電機(jī)亦展出專責(zé)用于儲(chǔ)存電能的電池模塊-LL(可用于太陽能或風(fēng)力)模塊及LL-S(用于太陽能)模塊，個(gè)別的規(guī)格如表一所示。不同于LL-W型模塊的配置方式，以風(fēng)力發(fā)電100kW或太陽能99kW的發(fā)電裝置來說，將搭配584kWh的儲(chǔ)能電池，換算成模塊約需要292個(gè)LL1000，整體電池儲(chǔ)能設(shè)備的建置，預(yù)算近6,000萬日?qǐng)A。
(二)ELIIY POWER
ELLIY POWER是日本國(guó)內(nèi)，相當(dāng)被看好的的鋰電池大型儲(chǔ)能公司。最早系由日本慶應(yīng)大學(xué)于2003年在一個(gè)ELiica的電動(dòng)車項(xiàng)目中所發(fā)起，并陸續(xù)有近30家廠商加入此項(xiàng)目中。爾后在2009年，由Sharp、大和房屋工業(yè)等企業(yè)，集資101.6億日?qǐng)A成立，并公開上市。并于同年宣布確立鋰鐵電池技術(shù)，將用于家庭及工廠等大型儲(chǔ)能需求。其中，將由住友大阪水泥(Sumitomo Osaka Cement Co.,Ltd.)提供正極材料磷酸鋰鐵粉末。而住友大阪水泥，在看好磷酸鋰鐵的前景下，將大幅擴(kuò)充產(chǎn)能，預(yù)計(jì)于2011年，將磷酸鋰鐵由原先的150萬公噸，大幅增加至1,000~2,000萬公噸。
圖四為此次展場(chǎng)中ELIIY POWER所展示的大型儲(chǔ)能相關(guān)系統(tǒng)。圖四右邊為主要的電池模塊，內(nèi)含四個(gè)鋰電池Cell。模塊規(guī)格為192×175×128 mm，重量約2kg，能量密度為91 Wh/kg。圖四左邊的EPSS 8kWh 系統(tǒng)中需要8個(gè)模塊。
ELIIY POWER預(yù)計(jì)2010年，將生產(chǎn)20萬個(gè)鋰鐵電池Cell，主要用于大型儲(chǔ)能。另外，此鋰鐵電池儲(chǔ)能模塊在實(shí)際設(shè)置方面，大多與地方政府合作，設(shè)置于學(xué)校、地方行政機(jī)構(gòu)等，其它私人企業(yè)采用比率極低。
(三)MAXWELL
MAXWELL展出許多3C與手工具機(jī)相關(guān)的鋰電池模塊。
其中最受矚目，當(dāng)屬應(yīng)用于大型儲(chǔ)能的超級(jí)電容模塊。此BMOD0063P125模塊，由于具有高速充放電的特性。有以下兩種的應(yīng)用狀況。首先，一般大型風(fēng)力發(fā)電及起重設(shè)備，此模塊可以提供在發(fā)動(dòng)的瞬間所需要的大電流。抑或是當(dāng)大量發(fā)電電流產(chǎn)生時(shí)，此模塊可成為后續(xù)儲(chǔ)能設(shè)備的緩沖裝置。
一般說來，單組2MW的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，僅需要一個(gè)超級(jí)電容模塊。以此模塊為例，內(nèi)含18個(gè)超級(jí)電容的Cell，整體模塊規(guī)格，如圖六所示，尺寸為619×425×265 mm，電壓可達(dá)750V，最大電流為750A。但其單價(jià)也相當(dāng)高，約為40.5萬美元。
大型儲(chǔ)能的電池選擇，將走向復(fù)合式組合
一般說來，大型儲(chǔ)能設(shè)備與再生能源的搭載相當(dāng)密切。再生能源發(fā)電的運(yùn)行中，對(duì)于儲(chǔ)能設(shè)備，亦有著不同的功能需求。以風(fēng)力發(fā)電來說，可以分為“激活瞬間”及“恒時(shí)儲(chǔ)能”的需求，如圖七所示。對(duì)“激活瞬間”的需求而言，重視的是儲(chǔ)能設(shè)備的瞬間沖放電以及較高的安全性。而“恒時(shí)儲(chǔ)能”的重點(diǎn)，則是穩(wěn)定的儲(chǔ)存能源及較低的安全性要求。
在展場(chǎng)相關(guān)的大型儲(chǔ)能電池詢價(jià)的過程中，可以發(fā)現(xiàn)整體單價(jià)的落差相當(dāng)大。因此，可預(yù)期在未來大型儲(chǔ)能于建置的過程中。將會(huì)是復(fù)合式的電池組合。
目前說來，瞬間沖放電的效率，超級(jí)電容還是首選，但近臺(tái)幣千萬的單價(jià)。可能會(huì)使得在單一再生能源發(fā)電裝置中，僅會(huì)搭載一個(gè)超級(jí)電容模塊。另外，最近極具話題性的三元正極材料的車用鋰電池，在其高效率表現(xiàn)下，也有可能應(yīng)用于“激活瞬間”的需求。
最后，在“恒時(shí)儲(chǔ)能”的方面，在設(shè)置的限制、要求以及電池的能量表現(xiàn)，不若車用鋰電池苛刻。目前，可以發(fā)現(xiàn)，廠商傾向使用較便宜的電池種類，例如鉛酸電池、鎳氫電池等等。而鋰鐵電池，則希冀在車用鋰電池帶動(dòng)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)下，可將單價(jià)壓低，以應(yīng)用于大型儲(chǔ)能。
