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08/27 - 阿拉斯加的極地救命方舟:BESS 蓄電池系統正式運轉

想像一下,如果生活在氣溫下探零下攝氏 51 度的阿拉斯加,遇到停電等突發狀況造成電器無法使用,我們可以忍受多久?在這樣的溫度下,家用水管在兩小時內就會結冰而無法使用,更別提天寒地凍中少了暖氣,人甚至會有致命的危險。

這樣惡劣的天氣,長年居住在亞熱帶地區的我們可能永遠無法想像 —— 畢竟我們比較常在乎冷氣夠不夠強

阿拉斯加街景圖。圖片來源:Kevin Dooley @flickr , CC BY 2.0
阿拉斯加街景圖。圖片來源:Kevin Dooley @flickr , CC BY 2.0

為了解決阿拉斯加當地的電力不穩情況,2003 年 8 月 27 日,由 GVEA(Golden Valley Electric Association,多家電力公司組成的協會,主要服務位於北美偏遠地區的用電戶)主導,並使用 ABB(以經營能源、機器人、自動化等領域著稱的國際企業)技術的蓄電池系統 —— BESS(Battery Energy Storage System),正式在阿拉斯加營運。

BESS 可望在停電後 15 分鐘內以 27 MW(百萬瓦特,不是十萬伏特)持續供電,足夠為距離約 550 公里外的柴油發電系統爭取到替補上線的時間, 並排除 60% 以上停電造成的損害。

為何要 BESS?

阿拉斯加因幅員廣大,普遍地區沒有和北美電力公司(NARC)的主電網連接,造成用電高峰或緊急事故時,無法有足夠的電力即時補上。

GVEA 在阿拉斯加服務超過 90,000 個用電戶,起初利用「熱機備轉容量」(透過渦輪持續運轉以製造多餘電量,並與電網連接,能即時應付緊急狀況)解決電力補償的問題,但考量到此技術對經濟及生態上的負擔太大,GVEA 決定打造一個大型蓄電系統取而代之。

在早期交流電電網尚未普及時,許多工廠利用運轉自家的渦輪及引擎儲能至蓄電池,而蓄電池系統不需啟動引擎便能供電的特性,也成為工業上緊急電力需求的常見方案,並等到發電設備正常運轉時再回充蓄電池即可。

而 BESS 便是當時最大的蓄電池電廠(Battery Storage Power Station),主要系統分成由 ABB 提供 13,760 個高規格鎳鎘電池 - Saft SBH 920 及 IGCT 變流器(電池與交流電系統的轉換介面),透過 GVEA 轉換系統下四組並聯的電池串,讓電池能穩定提供 5,000 伏特及擁有 3,680 Ah 的電容量,而整體電池組重達 1,300 公噸(相當於 150 台卡車),佔地 940 平方公尺(相當於一個足球場)。

BESS 電池組。圖片來源:ABB 新聞稿
BESS 電池組。圖片來源:ABB 新聞稿

BESS 的里程碑

BESS 電力輸送程序。圖片來源:ABB 新聞稿
BESS 電力輸送程序。圖片來源:ABB 新聞稿

從 BESS 連接到電網之間有四道關卡:鎳鎘電池、濾波器、變流器(包含控制及冷卻系統)、變壓器等。由四組電池串放出的電流,首先會經過濾波器調整電壓及波型,再經由總共有 24 相的變流器轉換成交流電,若機具發生過熱意外,則有兩層水冷系統 —— 去離子水及生水,能有效散熱,最後通過變壓器,導至電網進行輸電。

BESS 在 2003 年 12 月通過放電極限測試,並以 46MW 持續放電 5 分鐘,打破金氏世界紀錄,而 BESS 由 GVEA 接管後,在前 18 月的試營運期間,將電力損失時的裝置轉換,控制在 99.2% 的精準度。

儲能引領國際潮流

除了美國外,近年來世界各國致力於發展電力儲備計畫。由西班牙能源公司 - Abengoa 與南非當地公司合作的 KaXu Solar One,能有供電 100 MW 持續 2.5 小時的熱能儲備系統(但 Abengoa 目前面臨財務危機),預計能供電 80,000 戶;由 Energiequelle 在德國布蘭登堡安裝的 10MW 鋰電池儲能廠,將整合風力發電的能源至電網內。

而蓄能科技較早發展的東太平洋地區,日本在今年二月,由東芝公司贊助的 40MW 鋰蓄電池系統正式運行,將整合附近的太陽發電廠,以達到零污染的供電;韓國目前最大的鋰蓄電池系統僅有 28MW,而他們也正計畫在 2020 年前,完成 2 GW(=2000MW)的儲能設備。

現今許多公司或工廠,只要斷電幾秒鐘,虧損可是超乎我們想像;因此儲能技術將成為國家管理電網的優勢之一,能無縫接軌轉換電力設備,才能將傷害減到最低。

 

參考資料:

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BESS 電池組。圖面來源:ABB

關於作者


Liang

PanX 實習編輯,期望能將「寫」與「做」集於一身。

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