0403强震神救援 大亚集团智能储能「秒」护台湾电网韧性
4月3日早上将近8点时,一阵剧晃摇醒全台湾,这场25年来仅次于921的芮氏7.2强震导致部分火力发电厂和输电线路跳脱,这时大亚集团(以下简称大亚) 建置的AFC自动频率控制储能系统,在地震发生1秒内迅速启动,在10秒内释出13MW电力,主动稳住濒临崩溃边缘的电网频率,以超高速反应,为台电争取到宝贵时间进行系统调度。
台湾地震频传 强化电网韧性已是当务之急
位于欧亚板块和菲律宾海板块边界的台湾,地震向来频繁,大亚储能科技股份有限公司黄明进董事指出,「地震所引发的火灾、倒塌、管线破损、电器短路等意外事件,都可能导致供电设施异常而引发区域性或大范围停电。」
他进一步表示,台湾主干电网目前仍仰赖三条345kV架空线与三座超高压变电所,一旦关键铁塔或枢纽节点故障,将严重影响全台供电,而余震更可能使脆弱的早期电力设施与老旧配电系统频传异常。
为了解决此问题,在2022年3月大停电后,台电推出5,645亿元、为期十年的「电网韧性建设计划」,全面检视电力系统,力图从电网规划、基础建设、设备汰换、人才培训、分散式电网等层面,打造更具韧性、更能承受复合式灾害冲击的现代化电网,「2024年4月的地震,再次凸显出电网韧性对国家安全与民生的重要性,证明此计划的重要性。」
台湾电网神队友 大亚储能上演即刻救援
黄明进接着分析储能对电网韧性提升与供电安全的重要之处。他提到传统电力的建构思维,大多以提高电网惯性或备转容量来稳定电网,不过在地震、台风这类紧急时刻,调度传统发电机组所需数分钟乃至于数小时的反应时间,远不及智能储能在毫秒级的快速响应,在此态势下,储能就扮演了关键角色。
这次地震中,当部分发电机组跳脱导致电网频率骤降时,大亚布建的AFC自动频率控制储能系统在地震发生瞬间就侦测到电网频率下降,接着在一秒内启动、十秒内达到全功率输出,提供13MW的紧急电力支持。在此同时,全台的AFC自动频率控制储能系统也几乎全数启动,提供510MW的功率,「这大约等于一座中型发电厂的输出功率,稳定了电网频率,避免了大规模停电事故。」
AFC自动频率控制储能系统不仅反应快速,还可持续输出一小时以上,为台电争取到了调度备转电厂的宝贵时间。更重要的是,这种智能储能系统可依电网需求弹性调度,以更低的成本部分取代传统的备转容量,大幅提升电网的经济效益与韧性;同时引起台湾各产业,尤其高科技产业,关注电网需要这种从危机中快速恢复与关键支持的能力。
「从这次实际运作案例可看出,在走向绿电高占比的低碳新能源时代,智能储能系统有其必要性。」黄明进指出,智能储能系统的快速响应、精准调频、灵活调度等特性,已是现代电网的刚性需求,台湾必须积极部署先进并网型储能系统,做好分散式电网架构,让地震或天灾对电网的影响降到最低。「为提升台湾电网韧性,大亚不仅着手开发储能技术,更已在多处案场完成智能储能系统建置。」
因应能源革命启动转型 创新技术串联强化电网韧性
至于深耕电线电缆领域多年的大亚,为何会转型为能源串接的领导品牌,从太阳能到智能储能的投入,并且交出亮眼成绩单?故事要从12年前说起。
2012年左右,大亚察觉全球能源出现转型趋势,就因应趋势规划新能源系统解决方案。凭藉长期身处电力产业,对产业生态的深刻了解,2016年锁定能源新蓝海–储能。方向确立后,2017年大亚启动内部培养和外部引进相结合的开放式创新策略,迅速打造精通储能技术和产业化运作的专业团队。
2017年,中科院有意技转旗下的「汰役电池整合转用系统」技术,此技术可以管理并快速估算电池的健康状态,让从电动车汰役的电池应用于储电系统,建置成本可因此大幅降低,此举让大亚认定市场商业模式已逐步启动,着手成立专业储能系统整合公司,正式将企业触角从电缆制造扩大到新能源领域。
大亚目前已自主研发出BMS电池管理系统、EMS能源管理系统、AFC自动频率控制储能系统、微电网储能系统、VPP虚拟电厂、UPS不断电系统等核心技术,并针对新能源高占比下电网的诸多痛点,提出了系统化的智能储能解决方案。
其中AFC自动频率控制储能系统可以精准侦测电网频率的微小波动,并透过自主调控储能系统的充放电功率,在数毫秒内就完成频率的稳定控制。「AFC系统可以24小时不间断的高利用率运转,提供电网实时调频响应,也是这次地震时电网的守护神。」
VPP虚拟电厂则是大亚因应新能源崛起而量身打造的创新利器。VPP可透过云端平台,将众多小型、分散的发电与储能设施,整合在同一个管理平台下,如同一座隐形电厂。VPP有两大功能,一是调整电网的供电量与用电量,以维持电力系统平衡;二是透过需量反应措施,调节电网用电需求。VPP可逐步改变传统电业运作的思维,降低电力系统对大型基载电厂的惯性依赖,打造供需双方友善合作的能源生态系。
BMS电池管理部分,大亚开发出模块化、分层级的解决方案,可针对电池、电池组、电池箱等不同层级实施精准监控和多重保护,并与能源管理平台无缝整合,让电池运行状态一目了然。另外,大亚的BMS系统还具备智能化的主动式热管理、精准的电池健康度(SOH)估算以及自我诊断等先进功能。
UPS不断电系统是确保用电品质的重要设备,大亚的百万瓦级UPS,则是专为储能站打造,电网故障导致外部电源中断时,可在毫秒级时间内启动,第一时间全功率接入电网,提供紧急电力支持,避免区域电网崩溃,成为设备供电的最后一道防线。
黄明进接着以常见的场景,介绍这四种技术与大亚内部的电力能源战情室如何彼此串接运作,让储能系统的可用性与效能最佳化。
在夏日用电尖峰时刻,工程师可透过大亚电力调度中心密切监控着电网的运转状态。这时某区域的电网出现电力供需不平衡状态,电压和频率开始波动。AFC自动频率控制储能系统立即侦测到异常,在毫秒级的时间内启动了一次调频,迅速稳定了电网频率。与此同时,VPP虚拟电厂根据电网的实时需求,向所辖的储能电站与用电负载发出指令,要求提供支持。
此时在某一储能电站内,BMS正实时监测站内每个电池组的健康状况,并将电池数据传送给能源管理系统(EMS),EMS根据电池的状态和电网的需求,调整充放电策略。在VPP的指令到达时,EMS立即响应,控制电池进行放电或减少用户负载用电。
突然一阵强烈雷雨袭击该区域,导致电网出现短暂停电,储能站内的大型UPS立即启动,在停电期间提供储能系统不间断的电力供应,确保储能系统的稳定运转。「上面各种技术无缝协作的成果,是电网韧性的最佳体现,可以实现小型智能电网〝分散运转、集中调度〞目标。」
目前大亚已透过技术的搭配,在台湾建置多处储能案场。例如位于台中龙井区的智璞储能案场,是台中市第一个输电级E-dReg100MW储能案场,配置100MW/399MWh的长时效储能,更兼具自动调频(AFC)与接受台电调度的双重功能,可在毫秒级动态稳定电网频率的同时,跨时段移转电能,凸显了大型储能在提供电网多元服务、提升电网韧性上的关键作用。
台南七股则有结合35MW渔电共生太阳能案场与23.3MW/96MWh的光储整合示范系统,将储能系统作为电网的「蓄水池」,在夜晚释放白天储存的电能,平稳再生能源的发电波动,同时提升馈线利用率和光电并网容量。
擘划未来智能储能蓝图 产官民携手打造新时代电力系统
对于未来规划,黄明进指出2050净零碳排已被各国政府列为重要施政目标,智能储能技术将在能源转型中扮演关键角色,大亚集团以3E策略(Emerging、Energy、ESG)积极布局,目标2025年旗下储能装置总容量将达到180MW、2026年旗下太阳能装置容量规模将扩张至500MW,打造横跨发输配用各环节的全方位能源链。
面对零碳趋势,他也期望政府擘划顶层设计,围绕提升电网韧性、助力绿电并网等战略目标,研拟更具前瞻性的产业布局蓝图,并健全电价政策、弹性与创新商业模式、提供税费优惠等配套措施,为产业发展营造良性生态。企业要有使命感和担当精神,持续投入关键核心技术研发,提供有温度的整体解决方案,协力推动以低碳与弹性调度为本质的强韧电网。
「此外,公众参与的力量也不容忽视,台湾需要强化全民科普教育,提升大众对储能的认知水准,让人人都能成为能源变革的参与者和受益者。」黄明进认为可鼓励社区、园区、工商业领域积极部署储能资源,让供需两端携手合作,才能打造灵活友善的新时代电力系统,加速净零碳排目标。
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