新興能源儲(chǔ)存產(chǎn)業(yè)最迷人的部份，就是讓能源能被儲(chǔ)存，然后利用能源管理軟體來(lái)應(yīng)用那些被儲(chǔ)存的能源,。

　　在一個(gè)潮濕夏季的炎熱午后，某個(gè)大都市無(wú)預(yù)警停電,；在那之后不久，同樣的那個(gè)傍晚，在電力公司的電網(wǎng)電腦系統(tǒng)深處，響起一個(gè)透過網(wǎng)際網(wǎng)路發(fā)送的區(qū)域性警報(bào),，對(duì)象是數(shù)不清的Tesla Model S電動(dòng)車，它們的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)立即透過GPS被設(shè)定行駛路線,，目標(biāo)是受停電影響的電網(wǎng)子發(fā)電站,。

　　在此同時(shí)，一個(gè)個(gè)車庫(kù)門被打開,，啟動(dòng)了自動(dòng)駕駛功能的電動(dòng)車紛紛涌現(xiàn)、轉(zhuǎn)向郊區(qū)的道路,，看似在夢(mèng)游,、其實(shí)全神貫注于周遭情況；它們進(jìn)入高速公路閘道,，開始一段透過電源轉(zhuǎn)換器機(jī)組支援停電區(qū)域電源的旅程,。每一臺(tái)電動(dòng)車的電量可達(dá)85千瓦小時(shí)(kW-hr)，可提供停電區(qū)域醫(yī)療院所,、商業(yè)機(jī)構(gòu)以及一般住家緊急電源,，直到電力公司恢復(fù)供電。

　　而那些電動(dòng)車的主人還可以獲得額外獎(jiǎng)金：他們將能源賣回給電力公司,，跟在夜間為電動(dòng)車充電所花費(fèi)的成本相比,，利潤(rùn)很不錯(cuò)─投資報(bào)酬率最高可達(dá)六倍──其他地方很難有這么好的賺錢機(jī)會(huì)。

　　圖1：配備自動(dòng)駕駛功能的Tesla電動(dòng)車,。

　　以上是美國(guó)電子設(shè)計(jì)服務(wù)業(yè)者Nuvation共同創(chuàng)辦人暨執(zhí)行長(zhǎng)Mike Worry所構(gòu)想的,、有如好萊塢電影或科幻小說(shuō)情節(jié)一般的未來(lái),，或許在未來(lái)五年就會(huì)成真；你以為那只是幻想,？事實(shí)上,，汽車大廠Nissan在5月才宣布一項(xiàng)新試驗(yàn)計(jì)畫，能讓英國(guó)的電動(dòng)車擁有者將自家電動(dòng)車的電力賣回給電力公司,。

　　這項(xiàng)V2G　(vehicle-to-grid)計(jì)畫是Nissan與義大利電力公司Enel以及英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)(National Grid)合作開發(fā),，在英國(guó)有100輛Nissan LEAF電動(dòng)車的主人將采用特制的雙向充電站，在用電尖峰時(shí)刻把電動(dòng)車儲(chǔ)存的電力賣回給電網(wǎng),。目前在英國(guó)有大約1萬(wàn)8,000輛LEAF電動(dòng)車,，如果那些車通通都連線，總計(jì)可提供180MW的電量,。

　　聽聽專家們的說(shuō)法

　　為了讓EDN的讀者們對(duì)于目前的大規(guī)模能源儲(chǔ)存方案以及超級(jí)電容(ultracapacitor)等技術(shù)有更清楚的了解,，筆者最近訪問了Nuvation的Worry以及電源解決方案供應(yīng)商Maxwell Technologies區(qū)域銷售經(jīng)理Martin Mills。

　　我們的討論以與時(shí)俱進(jìn)的電池和超級(jí)電容技術(shù),，如何解決太陽(yáng)能與風(fēng)力發(fā)電的產(chǎn)能波動(dòng)為出發(fā)點(diǎn),。Worry表示，這是結(jié)合高功率超級(jí)電容與高能量電池混合應(yīng)用的良好案例,，在這類應(yīng)用中,，對(duì)大量能源的需求，能結(jié)合提供數(shù)小時(shí)電力的電池與具備優(yōu)異反應(yīng)時(shí)間及循環(huán)壽命的超級(jí)電容來(lái)因應(yīng),。電池的循環(huán)壽命為數(shù)千次,，超級(jí)電容的循環(huán)壽命可達(dá)數(shù)百萬(wàn)次。

　　也就是說(shuō),，如果每天有十幾次陣風(fēng),，風(fēng)力發(fā)電機(jī)在一年內(nèi)就可能耗盡一顆電池的壽命；而如果混合使用超級(jí)電容,，就可以建構(gòu)一個(gè)利用超級(jí)電容處理頻繁高度電源波動(dòng)的品質(zhì)系統(tǒng),，減緩電池的耗損。Worry指出,，這對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)作與成本都有好處,；Nuvation發(fā)現(xiàn)，那些能源儲(chǔ)存系統(tǒng)得為了某個(gè)問題的各個(gè)部分打造不同的解決方案,，超級(jí)電容與電池能妥善因應(yīng)這類情況,。

　　圖2：風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)正在崛起。

　　Mill補(bǔ)充指出,，以Maxwell的觀點(diǎn)來(lái)看,，超級(jí)電容在這類混合式系統(tǒng)中確實(shí)是電池的好幫手，能有助于延長(zhǎng)電池壽命,，也可能降低對(duì)電池規(guī)模的需求,；運(yùn)作溫度范圍也是超級(jí)電容的另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì),，盡管這類系統(tǒng)大多數(shù)都配備某種溫度管理功能。比起電池,，超級(jí)電容具備優(yōu)異的超低溫耐受能力,，因此如果系統(tǒng)布建了超級(jí)電容，就不需要采用太復(fù)雜或太昂貴的溫度管理設(shè)計(jì),。

　　筆者先前有一篇文章,，曾探討過超級(jí)電容與電池在超級(jí)炎熱的美國(guó)亞利桑那州輕軌交通系統(tǒng)之應(yīng)用；Mills表示,，超級(jí)電容在交通與電網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用主要有兩種,，如果是布建于輕軌車輛本身就算是交通應(yīng)用，而如果是應(yīng)用于透過再生剎車(recuperative/regenerative braking)擷取能量的軌道旁(wayside)能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng),，則算是電網(wǎng)應(yīng)用,。

　　為電力用戶節(jié)省電費(fèi)

　　另一個(gè)問題是，如何利用智慧儲(chǔ)存電子裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)組合式(stacked)的電力公司服務(wù),？例如在離峰時(shí)間用電,、并在尖峰時(shí)刻將能源賣回給電網(wǎng)，好讓電費(fèi)支付者省錢的需量電費(fèi)(demand charge)減免服務(wù),；還有超級(jí)電容如何因應(yīng)這類使用情境,？

　　對(duì)此Worry感嘆，新興能源儲(chǔ)存產(chǎn)業(yè)最迷人的部份,，就是我們正在采用的能源只是瞬間,、交易型(transactional)的，我們卻正在發(fā)明一個(gè)概念,，讓能源能被儲(chǔ)存,，然后利用能源管理軟體來(lái)應(yīng)用那些被儲(chǔ)存的能源。也就是說(shuō),，想像在過去我們能把錢儲(chǔ)存在銀行,、或是能以書寫的形式來(lái)儲(chǔ)存資訊，但現(xiàn)在我們是把能源儲(chǔ)存起來(lái),，并因此衍生出全新的經(jīng)濟(jì) 模式。

　　把那些服務(wù)組合起來(lái)的功能實(shí)際上是在軟體層面,，而那些諸如需量電費(fèi)減免,、負(fù)載轉(zhuǎn)移(load shifting)或是電表后端(behind-the-meter)等能快速回收利潤(rùn)、證明投資報(bào)酬率(ROI)的應(yīng)用,，則是都與電力公司如何為電力訂價(jià)有關(guān),。

　　如果電力公司以你最高用電量來(lái)收取溢價(jià)，當(dāng)然這就會(huì)激勵(lì)產(chǎn)業(yè)找出他們可以扮演什么樣的角色,，以能量?jī)?chǔ)存的方式協(xié)助降低需量電費(fèi),；相同的,，如果電力公司在一天之內(nèi)針對(duì)不同時(shí)段有不同收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)激勵(lì)產(chǎn)業(yè)以改變使用時(shí)間的方式來(lái)利用能源,。Worry認(rèn)為,，我們將會(huì)看到新興的住宅能源儲(chǔ)存系統(tǒng)，基本上可以做決策,、組合那些不同型態(tài)的演算法以找出最佳的能源儲(chǔ)存利用方式,，為使用者節(jié)省電費(fèi)。

　　然后在電力公司的電表這一端,，我們也會(huì)看到組合式服務(wù)做出不同的決策,；因?yàn)樵陔娏镜膶蛹?jí)，有一些諸如可再生能源整合,、頻率調(diào)節(jié)等在較大層面執(zhí)行且需要做不同決策的事情,，這會(huì)是在電網(wǎng)層級(jí)執(zhí)行的另一套演算法組合服務(wù)。

　　筆者居住在美國(guó)亞利桑那州,，利用沙漠地帶日照充足的優(yōu)勢(shì),，本地有很多居民安裝住宅用太陽(yáng)能發(fā)電裝置，因此有不少住戶認(rèn)為他們可以輕松地?cái)[脫公用電網(wǎng),；但實(shí)際上如果沒有能源儲(chǔ)存設(shè)備會(huì)是很困難的,，因?yàn)檫@里在雨季或是一年內(nèi)的某些時(shí)候仍然有陰天。這類住宅用太陽(yáng)能發(fā)電裝置平均是十年左右才能回收初始投資,；因此組合式使用有助于減輕屋主電費(fèi)負(fù)擔(dān),。

　　Worry認(rèn)為，我們將會(huì)看到一些能源儲(chǔ)存設(shè)備以大量,、小型化家用系統(tǒng)的形式問世,，讓民眾能改善其電費(fèi)帳單；不過能源儲(chǔ)存設(shè)備的最大推動(dòng)力還是在于電力公司規(guī)模,，而他也認(rèn)為,，許多電力公司都有很高的再生能源配額制度(Renewable Portfolio Standards，RPS)目標(biāo),，如圖3,。

　　圖3：美國(guó)29個(gè)州以及華盛頓特區(qū)的再生能源配額制度(RPS)策略。

　　當(dāng)再生能源發(fā)電量超出電力公司負(fù)擔(dān)

　　Worry住在美國(guó)加州,，目前有42%的公用電力是采用可再生能源,；這已經(jīng)導(dǎo)致了例如在夏日午后會(huì)發(fā)生的太陽(yáng)能縮減(solar curtailment)情況；因?yàn)榭梢曰仞伣o電網(wǎng)的太陽(yáng)能發(fā)電量過多,，超出了電力公司可吸收量,。這是一個(gè)值得探討的課題，德國(guó)最近也曾發(fā)生太陽(yáng)能縮減情況。

　　我們可能會(huì)開始看到一個(gè)“負(fù)費(fèi)率(negative rate)表”的情況,，也就是說(shuō)如果電網(wǎng)是舊有系統(tǒng),，在發(fā)電量不足時(shí)有很多處理額外能源的能力，例如過度負(fù)載(an excess of load),；不過,，如果有太多再生能源回饋到電網(wǎng)時(shí)，電力公司就無(wú)法處理,。Worry指出,，再生能源過度負(fù)載的解決方案，就是大幅提高能源儲(chǔ)存量,。

　　加州為此上呈聯(lián)邦政府,，表示面臨太陽(yáng)能過量的問題，而因?yàn)闆]有足夠的負(fù)載能利用在夏日午后產(chǎn)生的過量太陽(yáng)能,，是否該暫緩實(shí)施太陽(yáng)能收入津貼(Solar Income Credits),；聯(lián)邦政府的回覆當(dāng)然是“不行”，必須維持發(fā)放津貼,，因?yàn)檫@是美國(guó)全國(guó)性政策,，加州需要想辦法解決。

　　于是,，加州真的想了辦法解決,，表示將布署1.36GW-hrs的能源儲(chǔ)存設(shè)備；這會(huì)是數(shù)10億美元的投資,，不過將分配給多家供應(yīng)商,。當(dāng)然，這方面的努力會(huì)是由電力公司主導(dǎo),，而知名市場(chǎng)以及政府指令在其中扮演主要推手,。