利用鋰離子電池的電力儲存係統 (ESS)

電力存儲係統 (ESS) 及其重要性

能源存儲係統 (ESS) 旨在通過臨時存儲和在需要時提供電力來維持電力供需平衡。

近年來，可再生能源的使用從脫碳趨勢中增加，ESS的重要性也在增加。可再生能源，特別是太陽能發電和風力發電，其主要作用，發電量根據天氣和時區而波動。因此，ESS對於控制這種波動和提供穩定的電源至關重要。

根據一家研究公司的預測，2022年太陽能和風能將佔全球電力產量的20%多一點，但到2030年預計將上升到50%以下。隨著再生能源份額的增加，電力儲存需求預計也將大幅成長。 （資料來源：《世界能源展望 2023》-分析-IEA）

ESS部署增長的背景

關於ESS採用增加的背景，主要指出了以下四個方面。

1. 增加再生能源的採用
   隨著再生能源的廣泛應用，儲能係統在穩定電力供需平衡、提高電力系統靈活性方面將發揮重要作用。特別是在太陽能發電廠旁安裝儲能係統 (ESS) 的工作正在取得進展，預計儲能係統在發電業務中的使用將進一步擴大。
   
2. 儲能技術的進步
   鋰離子電池的技術創新以多種方式提高了 ESS 的性能。具體來說，能量密度、充電速度、循環壽命、安全性都有所提升。 ESS 效能的提升正在推動它的採用。
   
3. 引入能源政策支持
   為了支持再生能源的引進，主要已開發國家正在採取政策優惠措施，例如美國於2022年制定《通貨膨脹削減法案》（IRA），大力推動對再生能源引進的支持。關於電網蓄電池*，過去一年儲存的能量增加了一倍多，預計到 2024 年還將再次翻倍。
   * 直接連接到太陽能發電廠、風力發電廠等的蓄電池。
   （來源：白宮公佈建設清潔能源經濟的努力進展和成果（美國）| 商業簡報 - JETRO 海外新聞 - JETRO）
   
4. 電力需求不斷成長
   未來，由於太陽能和風力發電廠的建設，發電量隨天氣和時間的變化而變化很大，為了滿足日益增長的電力需求，有必要利用 ESS 來調節供需平衡。

推進ESS導入的企業

太陽能和風能被稱為“可變可再生能源（VRE）”，因為它們產生的電量會根據天氣和一天中的時間而變化。
另一方面，電力需求也會隨著季節和一天中的時間而波動。例如，在日本，夏季和冬季使用暖氣和冷氣時需求會增加，而且白天和夜間的需求也會波動。
此外，電力難以大量儲存。因此，必須始終使發電量與用電量保持匹配（同時等量原則）。
鑑於這些事實，以下企業和設施已經引入了 ESS：透過引入ESS，企業和設施可以享受穩定電力供應、降低電力成本、減少環境影響等好處，同時調節電力供需平衡。

1. 電力公司
   因為需要能夠立即滿足電力需求的穩定電源
   
2. 再生能源發電公司（太陽能、風能等）
   因為，身為企業經營者，我們有義務吸收發電量的波動，提供穩定的電力供應。
   
3. 大型設施（工廠、商業及醫療設施、地方政府、政府機關及公共設施）
   穩定電力供應並確保緊急情況下的電源
   
4. 致力於脫碳的企業
   目的是透過有效利用剩餘電力並引入再生能源來減少二氧化碳排放。

利用鋰離子電池的大規模電力貯藏

傳統的大規模電力存儲主要用於抽水蓄能發電，但存在諸如長施工期和安裝環境限制等問題。另一方面，隨著電動汽車的普及，電池價格下降和電力存儲需求增加，近年來蓄電池的電力存儲受到關註。

蓄電池具有“響應性高”，“放電時間長”，“對安裝環境沒有限制”，“安裝工期短”的優點。特別是在瞬時供需調整和峰值轉換應用中，通常使用具有高能量密度，長壽命和快速充電的鋰離子電池。

主要電池類型有三種:鋰離子蓄電池 (LiB)，鈉硫電池 (NAS電池)，氧化還原流動電池 (RF電池) 。其中，鋰離子電池有望用於電動汽車的再利用電池。是的。

2022年全球儲能係統總容量約223GW，預計2030年將達到約512GW。然而，與世界的發電總容量相比，這一數字仍然很小。預計2030年抽水蓄能發電量將達到240GW左右，進一步引入蓄電池等設施對於擴大再生能源至關重要。
（資料來源：2030 年能源儲存系統市場規模與份額報告）

抽水蓄能存在地形限制和環境破壞的擔憂，並且對蓄電池大規模電力存儲的期望正在增加。然而，蓄電池由於充電和放電而劣化，並且據說抽水發電在期間成本方面是有利的。因此，包括蓄電池和更換在內的相關成本的降低將成為普及的關鍵。

二次保護保險絲的重要性

前面的部分探討了使用鋰離子電池的蓄電池系統。為了確保這些電池的安全，保護系統至關重要。一種解決方案是使用次級保護保險絲。這些熔斷器在過流或短路時自動關閉電流，防止損壞系統。這種保護措施可降低鋰離子電池熱失控等風險，這些風險可能是由過度充電或過度放電引起的，從而提高整體安全性。

選擇保險絲時，必須考慮最大連續電流、斷路容量和工作溫度範圍。這些參數的完美匹配有助於確保鋰離子電池係統的長期可靠性和性能，從而最大限度地發揮其保護作用。

在與基礎設施相關的應用中，降低維護頻率與成本降低直接相關。因此，安裝適當的二級保護裝置不僅可以實現系統安全關閉，還可以降低維護成本。

對於儲能系統的發展和市場滲透，選擇和設計熔斷器在提高這些系統的安全性和可靠性方面發揮著關鍵作用。展望未來，二次保護熔斷器的高效管理在能源供應中將變得越來越重要。