（製圖：RECCESSARY）
隨著再生能源崛起，儲能成為穩定電力供應的重要技術。《RECCESSARY》帶你了解儲能系統對電網為何重要，並分析3種主要儲能方式：物理儲能、電磁儲能及電化學儲能，以及儲能系統有哪些實際應用方向。
儲能系統是什麼？
儲能系統（Energy Storage System, ESS）是一種能將多餘電力儲存起來，並在用電高峰時釋放電力的技術。透過電池或抽水蓄能等裝置，儲能系統能將沒被使用的電力轉換成其他能量形式，不僅避免能源浪費，還能提升電網韌性。
儲能系統通常包含充放電控制、電池模組及監控管理功能，可以整合能源到電網中協助調節電力，或應用於離網系統來滿足特定地區的用電需求。隨著全球能源轉型步伐加快，儲能系統已成為邁向低碳社會的重要技術。
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太陽供電結合儲能系統示意圖。（圖片來源：能源教育資源總中心）
為何需要儲能系統？
國際能源總署（IEA）指出，要實現「2050淨零排放情境」，需要大幅增加太陽能、風能等再生能源使用，但再生能源供電會隨天氣波動，儲能系統因此成為平衡能源供需的關鍵，確保電網在需求增長下持續供電。
來看個實際應用案例，電動車大廠特斯拉（Tesla）2017年在澳洲的鋰電池儲能電廠在燃煤電廠無預警跳電後，僅用140毫秒就向國家電網輸送了100MW（千瓩）電力，展示了儲能系統瞬間調度大量能源的能力。隨著全球綠能比例逐年上升，IEA預估，2030年全球儲能系統裝置容量將達到近970GW（百萬瓩）。
IEA預估，依照「2050淨零排放情境」，儲能系統裝置容量到2030年將達到近970GW。（圖表來源：IEA）
3種儲能方式介紹
1. 物理儲能
物理儲能的原理是透過位能、動能等方式儲存能量，主要類型包括：
- 抽蓄水力儲能：將水儲存於高處，當需要電力時釋放水流，透過水位差驅動發電機發電，這也是目前應用最廣泛的儲能技術之一。
- 壓縮空氣儲能：在用電需求較低時，將高壓空氣裝入地下洞穴或容器中，隨後可在渦輪機中釋放、加熱和膨脹來發電。
- 飛輪儲能：利用旋轉的飛輪儲存動能，當需要電力時，通過減速飛輪來釋放能量。
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重力儲能：利用重物的位能來儲存和釋放能量，一旦升起的重物被放下，就可以將位能轉換為電能。
抽蓄水力儲能的原理與重力儲能類似，就是將水從較低的水庫抽到較高的水庫，在需要發電時釋放水流通過渦輪機發電。（圖片來源：世界經濟論壇）
2. 電磁儲能
電磁儲能主要透過超導體和特殊電極等設備產生的磁場儲能，技術包括：
- 超導儲能：利用超導體的零電阻特性，將電能以超導線圈中循環流動的直流電儲存在磁體中，並在需要時迅速釋放電力。這種系統儲能反應快、效率高，但因為建置成本昂貴，現階段應用仍以試驗性質為主。
- 超級電容儲能：採用特殊電極結構，使電極表面積增加數萬倍，進而產生非常大的電容量。超級電容器的充放電速度非常快，且可進行大量的循環使用，常見於電動車、醫療設備及小型消費電子產品。
3. 電化學儲能
電化學儲能是先將電能轉換為化學能儲存，需要用電時再將化學能轉成電能釋出，這是目前發展最快的儲能技術，典型例子包括：
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鋰電池：能量密度高、充放電效率高，適合應用於電動車及家用儲能系統。
- 鉛酸電池：儲能容量大、成本較低，常用於備用電源或不斷電系統（UPS）。
- 液流電池：將能量儲存在電解液中，適合於大規模儲能，具有長壽命與可持續充放電的優勢。
- 鋁電池：以鋁為主要電極材料，具備成本低、安全性高的特性，適合能量密度要求不高的應用。
- 鈉硫電池：是一種高能量密度電池，原理是利用鈉和硫作為電極儲能，具有長循環壽命，適用於大型儲能系統。
因應太陽能、風力發電間歇性特性，各國發展再生能源皆提出儲能配套。圖為台電台南鹽田太陽光電場及儲能設施。（圖片來源：台電）
儲能系統應用方向有哪些？
1. 穩定電網與調節供需
隨著再生能源比例提升，電力供應的波動性也隨之增加，儲能系統因此成為穩定電網的關鍵角色，特別是對離岸風電、太陽能再生能源電廠集中的地區尤其重要。儲能系統除了能削峰填谷用電、降低電費，也能減少電網對燃煤等高成本電力來源的依賴。
2. 工商業備用電力
對於高度依賴穩定供電的企業，如半導體製造業、資料中心等，儲能系統可作為備用電源，避免突發停電造成損失。在用電高峰時段，儲能系統也能減少對市電的依賴，有效降低用電成本。
3. 家用儲能和社區微電網
隨著家庭太陽能系統的普及，家用儲能設備可以讓家戶能自行儲存電力，減少對電網的依賴並降低用電成本。在社區層面，微電網結合儲能與再生能源，可提升能源自給率，特別適合偏遠或供電不穩的地區。此類社區儲能系統還能在災後快速提供電力，支援重建工作。
4. 電動交通運輸
儲能系統在交通運輸電動化也發揮了重要作用，像是超級電容儲能系統就被廣泛應用於電動巴士和地鐵系統，能快速回收列車煞車時產生的再生電能，並在需要時即時釋放；鋰電池則是電動車的主要儲能解決方案，提供高能量密度和長續航力。這些儲能技術都有效推動了低碳交通的發展。
在全球淨零排放壓力下，儲能系統不僅是解決當前電力需求挑戰的工具，更是推動永續能源未來的重要助力。《RECCESSARY》透過時事更新、整理市場數據、分享企業案例及舉辦研討會，持續提供最新能源資訊。加入訂閱《RECCESSARY》電子報，掌握最新綠電與碳市場趨勢，共同邁向更綠色、更永續的未來。
資料來源：國際能源總署、台電、能源教育資源總中心、產業永續發展整合資訊網、綠學院、陽光花園
