能源知識庫

重點摘述

歐巴馬政府為了使美國仍掌握全球經濟，以及產業發展的主導權，在ARPA-E計畫提供鉅額資金於先進再生能源技術研發，及儲能技術開發。依據DOE，美國在未來5~10年的大容量儲能估計為10~100 GW。美國政府將電網儲能開發技術交由DOE負責。本文將針對目前美國儲能技術發展方向及概況進行說明。

DOE將電網儲能分為GRIDS技術研究以及儲能技術開發計畫，其中由電力提供和可靠度辦公室，The Office of Electricity Delivery & Energy Reliability (OE)負責定置型儲能技術開發計畫。開發時程為2011~2015年共5年，發展目標為在2015年達到降低儲能系統成本30%，預算約為2億美元。該計畫的詳細目標如下表：

表1 OE儲能計畫發展目標

資料來源：DOE,OE2011

美國訂定儲能系統成本目標在2015年達到低於250美元/kWh，為達到上述目標，DOE訂定儲能系統發展方向，針對儲能技術投入發展計劃，從技術開發開始，進一步擴展到技術示範/佈建以及系統分析，以確認達到降低儲能系統成本的目標，具實際運作之功能，以下分別敘述發展重點：

1. 儲能技術研究開發

美國儲能技術研究開發的重點是儲能電池的化學原料或電池，包括：鈉（Na）離子電池、電網規模系統鋰離子（Li-ion）電池的應用、先進鉛酸電池，以及液流電池。除了電池技術之外，也支持其他類別技術，如：超導磁能儲能（superconducting magnetic energy storage，SMES）、超級電容、飛輪先進材料以及壓縮空氣儲能系統（CAES）的地質方面研究。

2. 示範佈建

OE在示範布建主要集中在上述電池、飛輪以及CAES等的商業規模系統部署，其他與示範布建相關包含應用於儲能在電力電子和控制系統的進化。

為解決儲能佈建成本仍高問題，DOE藉由建立合作夥伴關係包括技術開發者和潛在用戶，以及其他具受益潛力的合作夥伴如系統整合商、國家機構，如加州能源委員會（CEC）和紐約能源研究和發展管理局（ NYSERDA ），以支持商業儲能系統示範計畫。

在這些計劃中DOE提供資金、技術和監督責任，主要透過桑迪亞國家實驗室，和DOE持續支持這些計畫，示範計畫條件包含：

• 儲能技術已接近市場
• 產業合作夥伴認同儲能必要性
• 儲能的工業和商業用戶開始部署技術，對儲能用途和價值有更好的瞭解，並分享經驗

為了使DOE和儲能社區之間的進一步合作，美國能源部透過「復甦法案，ARPA-E」專注於示範案方面，藉由示範案資料收集，分析和傳播數據方面論證以幫助社會增加儲能系統之經營，使用，收益和潛在問題的知識。

藉由這些示範計畫之運轉經驗，以取得儲能系統安裝及運轉實際成本，以及儲能設備整合電網的挑戰等…相關信息，有助於明確DOE著眼於進一步的儲能技術改善。因此，除了目前的合作夥伴關係，美國能源部提供部分資金給16個儲能示範計畫，以努力彌平儲能技術與市場之間的差距，並希望美國能在儲能市場佔有一席之地。

3. 系統分析

主要目標是在區域能源平衡中有效整合儲能選項。定量分析是運用科學及先進工程和製造方法佈建定置型儲能的重要分析。定量分析可有效協助OE及其合作夥伴瞭解：

• 各種定置型儲能系統的成本和性能
• 識別和描述定置型儲能系統市場
• 價值主張表達並發展商業模式
• 評估各區域電網運轉差異之影響，以及不同市場設計對儲能需求，並解決儲能對區域電網特性和操作要求的影響
• 提供運營和經濟因素的洞察力，協助塑造儲能性能的研發佈建目標和時間表
• 告知政策決策者有關電網運行和儲能經濟效益，特別是針對新興電網環境。
  此外，該分析組件藉由輸配電升級和擴充之充分規劃和分析工具解決輸配電的需求。

為達到儲能成本降低目標，DOE的策略之一是建立和維護有效的公共和私人合作夥伴關係。該策略是吸引來自世界級主要的專業人士包含公共和私人組織，協助支持和利用研究開發結果，以達到美國儲能技術開發的目標。合作夥伴包括電力公司、儲能裝置的製造商、電力用戶、項目開發商以及國家和區域機構。DOE之儲能技術開發計畫同時與產業夥伴密切合作，許多項目是以成本分攤方式進行。

美國政府對於未來儲能技術發展態度十分積極。目前所投入之技術發展皆以最終電網儲能系統達到經濟效益為目標，配合示範計畫補助，延攬電力公司、儲能廠商、再生能源項目開發商以及學界等專業人才共同參與，以達到2020年，掌握全球儲能產業之主導權。