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纽约地铁试验液流电池将起飞,日本月光计画独垂泪

纽约地铁试验液流电池将起飞,日本月光计画独垂泪

纽约正面临一场能源大革命,州长推出全球最前卫的分散式能源计画,打算进行一场智慧化与电网管理效率上的天翻地覆改革,从此许多过去耳熟能详的电业名词,包括备载、尖峰等等可能将通通消失:尖峰用需求反应让用电需求下降,还有不足则以电网级能源储存装置补充,而不再需要保持庞大备载容量,徒增成本。

但纽约州开始纸上谈兵的同时,大苹果纽约市也正如火如荼的实际推动装设能源储存装置,先从纽约地铁开始。

因天灾蒙生分散应用

纽约市可说是美国分散式能源观念最早萌芽的地区之一,这一切也是因为一场天灾,当桑迪颱风横扫美东,纽约陷入一片黑暗,连医院都因紧急发电机失效而不得不撤离病人,一片哀鸿遍野中,只有纽约大学校区,成为一片黑暗中的光明之岛,原来纽约大学先前为了标榜「节能」,不计成本,建立了一个天然气热电共生的系统,本来只是为了沽名钓誉一番,没想到在天灾中发挥奇效,当集中式电网受天灾摧毁,纽约大学校区不但有电,有照明,还有暖气,成为附近居民的避难中心 。这个天灾中的经验让许多纽约客意识到分散式能源在能源安全上的重要性。

纽约地铁也一样是桑迪颱风的停电受灾户,这次纽约地铁管理单位都会运输局(Metropolitan Transit Authority,MTA)决定建立能源储存系统,规模为 400 度电储存容量,设置在纽约市中心的百老汇大道 2 号上,使用的是德国 Gildemeister 旗下奥地利厂商 Cellstrom 所生产的 CellCube 全钒氧化还原液流电池。合作单位除了 MTA,还包括纽约州研发局(New York State Research and Development Authority,NYSERDA)、美国钒业(American Vanadium)、纽约的电力公司联合爱迪生(Consolidated Edison,Con Ed。与联邦爱迪生 ComEd 不同)。

《科技新报》报导,美国投资银行桑福德伯恩斯坦(Sanford Bernstein)认为:能源业将进入已太阳能与能源储存为主流的时代,许多不适合电动车产业,因而被电动车市场淘汰的电池技术,却可能适用于能源储存,而有一番新局面。液流电池也是这些电池技术的其中之一。

液流电池再受青睐

液流电池的构造是两大桶的电解质,在中央的反应室透过薄膜化学反应的同时产生电力,或是通电时反应反转,改为储存电力。其优势是液体对液体,没有固液相介面,因此没有锂电池等电池使用久了内部会逐渐发生枝状结晶,造成寿命与短路的问题,但是缺点是体积极为庞大笨重,显然不可能应用于行动装置,就连汽车要装两大桶电解质也很勉强,因此在过去不受重视。

但随着电网级能源储存需求的崛起,液流电池寿命无限,储存量大、安全性高的特质,重新受到重视,而电网级储存装置可以放在大型库房,体积不是问题,另一方面以储存量而言,液流电池成本远低于目前主流锂电池,因此液流电池一时间又成为明日之星。

此次纽约 MTA 与 Con Ed 打算藉由这 400 度电的试验装置,测试液流电池在模组化、大容量、数小时以上长时间的电力储存应用上的实际效果如何;Con Ed 还打算观察分散式储存装置是否能让电网省钱,因为电网为了供应尖峰时刻的最大需求,需要耗费大量基础建设成本维持庞大的输配网路以免尖峰网路拥塞,但绝大多数时刻这些输配容量都闲置,如果尖峰改为由分散式储存装置就近就地供应多出来的电力需求,Con Ed 就不需扩建输配网路,而能省下大笔固定开支,并能反应在电价之上回馈给纽约的消费者。更重要的是,MTA 与 Con Ed 还打算观察下次天灾来时,能源储存装置的效果如何。

若纽约此次实验结果如预期,那幺液流电池有可能将进入爆炸成长期,除了显然将带动德国 Gildemeister 飞上枝头当凤凰,也将庇荫美国许多开发液流电池的新创事业,如 EnerVault,以及诞生自麻省理工学院(MIT)的新创企业 Sun Catalytix 等等。

日本错失发展契机

但事实上,并非只有德国与美国发展液流电池,早在 1980 年,日本经济产业省的前身通商产业省,就定下了发展能源储存的「月光计画」(Moonlight Project),其中,除了钠硫电池以外,另有 2 种电池技术均属于液流电池,但是日本徒有远见,数十年过去,液流电池却毫无发展,追根究柢,还是因为日本过去选择依赖核能,因此对主要与太阳能搭配的电网级储存技术兴趣缺缺,结果 30 年来一事无成,现在在承受核灾后才积极发展太阳能的同时,却只能眼睁睁看着德国与美国吃香喝辣,可说得到所有的苦果,甜头却都被欧美给佔去。

日本的惨剧说明了能源政策与产业政策息息相关,错误的能源政策导致即使有产业远见也会遭到扼杀,近来鸿海董事长郭台铭认为应该把环保节能视为生活常态,调整升级产业结构,可说此事最佳的注解。

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