08/27 －阿拉斯加的極地救命方舟：BESS 蓄電池系統正式運轉

2016 年 08 月 27 日

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

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 的里程碑

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：

BESS 電池組。圖面來源：ABB