全球電力需求 將於二○二四年出現反彈
國際能源署IEA 表示,全球經濟可望於二○二四年逐步反彈,並進一步帶動電力成長,在面對今日極端氣候所帶來的綠能環保訴求高漲下,再生能源的需求增長,並有助於全球碳排放量減少。
文/李振麟
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▲全球電力需求不斷增加。(圖/ElectricRate)
由於傳統電力系統已經難以滿足再生能源發電,於是各先進國家紛紛進行現有電網升級計畫,IEA表示,二○二四年的再生能源發電將可望首次超過全球總發電量的三分之一,尤其來自於中國大陸與印度的高碳排放量,未來將可被其他國家的低碳排放量所抵銷,而且未來天然氣發電將可望逐漸取代煤炭,水力、風力與太陽能發電也將逐年增加。
電力需求逐年增加 將會推升市場電價
受到銅、鋁、鋼鐵等鑄造業以及造紙、化工等能源密集產業復甦下,對於電力需求逐年增加,雖然二○二三年的用電量受到全球不景氣影響,電價已經從去年高點大幅下降,但是歐洲目前的平均電價仍然高於二○一九年約兩倍之多,如日本電價漲幅也超過以往三成。
印度用電量預估在二○二三年成長六.八%,二○二四年增長六.一%,超過日本和韓國的總和,印度的平均電價目前已大漲超過八成,更可以堅信,未來在高度工業成長下,全球能源供應量已經無法滿足消費者需求,因而也將出現推升市場電價可能性。
國際能源署IEA的數據資料顯示,隨著經濟前景逐漸改善,電力需求將在二○二四年持續成長,即使來自於綠能工業所增添的發電量,也無法滿足逐漸升高的消費需求。「世界氣象組織」警告,在聖嬰暖流發威下,所產生的高溫熱浪氣候,已明顯出現「季節性提早、極端性顯著、廣範性區域」的罕見情況。
二○二三年夏季高溫來襲,亞洲國家迎接歷史上最熱的七月,全球平均溫度也來到自一八五○年紀錄以來的最高點,尤其東南亞多數國家,自六月以來氣溫都突破攝氏四十度,各地的用電量也明顯因此暴衝。
世界氣象組織表示,「厄爾尼諾聖嬰暖流」對於全球氣溫的影響,通常會在一年內顯現出來,同時也發出警告,近期以來,北半球許多地區皆遭遇高溫炙烤衝擊。中國大陸北方地區在熱浪襲擊下,氣溫飆升至華氏一百度以上,創下六十年以來最高紀錄。
而太平洋熱帶氣流所形成的颱風「杜蘇芮Doksuri」,在襲擊菲律賓以及台灣後,後續又北上由中國大陸福建登陸。杜蘇芮Doksuri所帶來的雨量以及洪水範圍都超乎以往,造成首都北京數十年以來最大降雨量,北京以及周邊地區都面臨嚴重洪災,超過二○一二年時最大降水量,目前北京西郊的「門頭溝區」與「房山區」都被列為重災區,當地電力與通訊系統完全中斷,多人死亡與失蹤,飽受高溫炙烤下,也推升空調電力消費需求,電力資源供應量更是面臨吃緊狀況。
熱浪引發電量短缺 需加速電網系統建立
世界氣象組織WMO,長期從事於極端高溫氣候研究的約翰‧ 奈恩表示,在厄爾尼諾聖嬰暖流效應下,全球氣溫都有機會破歷史極值,所有人都會面對一個日益加劇的熱浪襲擊。根據「美國國家海洋和大氣管理局」的一篇來自於「緬因大學」相關資料顯示,全球平均氣溫在七月三日至七月六日間,連續幾天內到達有儀器記錄以來的歷史新高溫,成為地球最熱的一周,未來這類型氣候將繼續增強,世界各國人民必須要為更強烈的熱浪氣旋做準備。聯合國秘書長安東尼奧‧古特雷斯表示:「如果我們仍然繼續放任而不採取防禦措施,很快就會走向災難性局面。」
二○二三年電力供應面吃緊,中國大陸「南方電網」,有關七月份的紀錄顯示, 最高電力負荷量已衝破高達二. 二六億千瓦,創歷史新高,比去年增加三百萬千瓦, 中國大陸華北電網也出現最大用電量負荷高達二八一五四萬千瓦,創下入夏以來歷史新高。所有氣候專家都認為,未來受到「厄爾尼諾聖嬰暖流」影響,還會出現更多的歷史高溫。在極端氣候來襲下,全球電網供應都刷新電量負荷新數據,供電量面臨極度緊張,電網也面臨新的挑戰。
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▲強化電網韌性、實現淨零碳排。(圖/iStock)
強化電網建設 實現淨零碳排
當再生能源發電比率到達二十%時,電力系統的穩定性將會面臨考驗,因為再生能源項目中「風力發電」與「太陽能發電」,兩者較容易受到季節氣候等因素影響,如風力發電受到風力大小影響、太陽能光電則易受到日照強弱影響,電力供應如出現不穩定現象,將無法充分配合用電負載。到底要如何才能擁有一個穩定的電力系統品質,這是各國在發展再生能源中,普遍遇到的難題,如今尚能解決這問題的方法,就是利用「電網」與「儲能」相互搭配。
近年來,台灣政府推動一連串能源轉型政策,除了「減碳」、「綠能」等措施,還包括「離岸風電」、「太陽能光電」、以及「儲能設備」等項目。隨著再生能源的擴大利用,對於電網的可靠度與彈性提升也就越來越高,規劃執行「電網強韌計畫」,推動舊有電力設備汰換更新。
如今規劃是以「電網強韌建構」搭配「儲能設備」來進行,不論現有市場景氣好壞,有了國家能源政策支撐,也順勢帶動穩定的剛性市場需求。因應國際推動綠化淨零排碳,「強化綠能電網韌性」成為首要執行方向,這幾年台灣積極建立「離岸風電」與「太陽能發電」在內的多元化綠電網,台電編列預算投入「電網強韌建設」,成為國家主要電能發展政策。期待「儲能系統建置」與「電網強韌建置」,能大幅提升能源供應穩定性及實現淨零碳排目標。
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▲儲能系統建立,有利於電力分配調節。(圖/iStock)
完善儲能系統 電網調控得力助手
推動電網強韌過程中,「完善的儲能設備」成為不可或缺的輔助設備,因應執行電量調節,儲能系統可以將電網中多餘的電力儲存下來,利於下階段缺電時再使用,一般稱為「電力削峰填谷」。電力系統在運送過程中適度調節,儲能設備本身就具有快速充放特性,可以有效保護與減少大型發電機不斷進行「停、升、降、載」變化而縮短發電機組機械壽命,因此儲能系統的搭配建置極為重要。
儲能系統擁有一秒內快速充電與放電特性,有利於電網的電量調節,以達到供電與用電間的平衡,藉此也能保護大型發電機組不受損害,因此「完善的儲能系統」成為重要的電網輔助設施,更可視為增強電網韌性的關鍵角色之一。儲能系統運用再生能源上,更能有效維持電力運轉下的傳輸穩定,儲能具備有「維持頻率穩定」、「跳機時救回頻率」、「滿足用電需求」等多項功能,勢必成為國際趨勢。
因此,在發電方面,完善的儲能系統可快速調頻與備載容量,如運用在太陽能、風力發電等再生能源。在配電方面,儲能系統則可穩定電力供應,優化用電與降低電費,並保持電能品質。
這幾年以來,全球受到防疫封城、能源危機,以及通貨膨脹等因素不利經濟發展,但是儲能產業仍然衝出一片亮麗成績單,開啟全球產業趨勢。許多國家在推動綠能電網時,也紛紛搭配相關政策來建構儲能,因而用電中擁有「轉移負載」、「成本降低」與「斷電風險」等功能,成為電網分配運用上的解決方案。
從國際觀點來看,美國、歐洲以及中國大陸主宰了全球市場,無論從「台灣的綠能電網強韌建設計畫」、「美國的降低通膨法案」 以及「 中國的十四五計畫」來觀察,各國政府皆紛紛推出電網政策,同時也大規模興建儲能設施。
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▲台灣電網儲能產業鏈歷練完善。(圖/RE Royalties)
台灣的電網儲能產業鏈 已有完整發展
台灣的電網儲能產業鏈,雖然正處於建構發展階段,但以產業實績來看,已經有不錯成績單。「台達電」多年來投入儲能產品開發與整合,專注於「電源供應」到「能源分配」等基礎建設, 具備完善的儲能系統電力轉換管理經驗,可視為台灣儲能產業代表;「台塑集團」的電池芯自製,有利整合企業集團資源,成立「台塑新智能聚焦綠能布局」;「台泥綠能」、「大同集團」、「普威」等企業,以儲能系統整合經驗,投入儲能案場開發;「亞力電機」、「全漢」與「台達電」等企業集團,更用心於儲能系統關鍵零組件研發,建構出「電網」、「儲能」到「配電分配」各個階段中最有利的一條龍供應鏈。
根據Bloomberg NEF 所論述,全球儲能建置量估計自二○ 二一年至二○ 三○ 年間, 大幅成長近十五倍。二○二一年台灣儲能產業發展里程碑,歸因於台電推動「E-dReg 產品」,不僅具備動態調頻功能,維持頻率穩定外,還可執行電能轉移。另一方面,「儲能供應鏈輔導活絡」積極擴充儲能設備,精進強固電網工程。. 如今儲能商業模式在台灣逐漸成形,預估建構一個完整又全面性的「電網級的儲能系統」,有機會於二○二五年達到供需平衡。
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本文摘錄自
全球電力需求 將於二○二四年出現反彈
卓越雜誌
2023/9月 第449期
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