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1、大型風場之儲電系統大型風場之儲電系統大型風場之儲電系統大型風場之儲電系統 吳元康吳元康吳元康吳元康 老師老師老師老師合適的儲能系統合適的儲能系統ll大幅增加再生能源的發電比例大幅增加再生能源的發電比例ll降低尖峰時的供電成本，進而降低電價，提供經濟降低尖峰時的供電成本，進而降低電價，提供經濟效益效益ll替代投資新的傳輸線、配電線路、以及發電廠，降替代投資新的傳輸線、配電線路、以及發電廠，降低系統成本低系統成本ll提供有效的備載容量及電力品質改善提供有效的備載容量及電力品質改善(較發電機有更較發電機有更快的啟動速度快的啟動速度)ll提供有效的負載管理機制及策略性的商業工具提供有效的負載管理機制及
2、策略性的商業工具ll改善系統的可靠度、穩定度，以及電力品質。改善系統的可靠度、穩定度，以及電力品質。ll在電力市場中，大幅避免中斷能源交易，以及預測在電力市場中，大幅避免中斷能源交易，以及預測錯誤所帶來的損失，進而提供穩定的電價錯誤所帶來的損失，進而提供穩定的電價典型能源儲存的方式大約分成下列幾類型典型能源儲存的方式大約分成下列幾類型 ll電能電能 (如超級電容器如超級電容器(supercapacitorsupercapacitor)ll電化學能電化學能 (如傳統鉛酸電池、如傳統鉛酸電池、flow cellflow cell、燃料電池、燃料電池)ll動能動能 (如飛輪如飛輪(flywheel)
3、(flywheel)ll位能位能 (如空氣壓縮儲能系統如空氣壓縮儲能系統(CAES)(CAES)、抽蓄電廠、抽蓄電廠(pumped hydro)(pumped hydro)ll化學能化學能 (如氫儲能系統如氫儲能系統(Hydrogen-based)(Hydrogen-based)ll磁能磁能 (如超導磁能儲存系統如超導磁能儲存系統(SMES)(SMES)ll熱能及熱化學能熱能及熱化學能超級電容器超級電容器(supercapacitorsupercapacitor)ll有別於傳統電容器，超級電容器使用碳或其他高表面積密度材質有別於傳統電容器，超級電容器使用碳或其他高表面積密度材質作為導體，且電極
4、間的距離非常小。因此可儲存較高的電能。它作為導體，且電極間的距離非常小。因此可儲存較高的電能。它是介於傳統電容器與電池之間的一種儲能元件，一般應用於高功是介於傳統電容器與電池之間的一種儲能元件，一般應用於高功率短時間放電的儲能系統，如行動通訊裝置率短時間放電的儲能系統，如行動通訊裝置(GSM)(GSM)以及電動車加以及電動車加速時使用。在電力系統的應用部分，主要使用於電力品質的改善。速時使用。在電力系統的應用部分，主要使用於電力品質的改善。目前商業化的超級電容器大部分低於目前商業化的超級電容器大部分低於 100KW100KW以及低於以及低於1010秒的放電秒的放電時間，因此常使用模組串聯來提高
5、輸出電壓。時間，因此常使用模組串聯來提高輸出電壓。ll超級電容器的優點在於充放電的速度遠快於傳統的化學電池超級電容器的優點在於充放電的速度遠快於傳統的化學電池(30(30秒至秒至4040秒的時間內可充電至額定容量的秒的時間內可充電至額定容量的60%60%至至80%)80%)，且由於其成，且由於其成份沒有電解液，因此在相同儲存容量下的重量遠輕於一般電池。份沒有電解液，因此在相同儲存容量下的重量遠輕於一般電池。此外，它幾乎沒有充放電次數此外，它幾乎沒有充放電次數(高於一百萬次以上高於一百萬次以上)以及最大放電以及最大放電量的限制，而且操作溫度範圍亦能下探至攝氏量的限制，而且操作溫度範圍亦能下探至攝
6、氏-25-25度，它的平均度，它的平均壽命可高達壽命可高達2525年以上。年以上。但是它的最大缺點是儲能密度低於一般的但是它的最大缺點是儲能密度低於一般的化學電池且放電時間很短。化學電池且放電時間很短。電化學電化學 (Electrochemistry)(Electrochemistry)儲能系統儲能系統 ll電化學儲能系統以電池為主，包含傳統電池、改電化學儲能系統以電池為主，包含傳統電池、改良式的液流電池，以及燃料電池等。一般電力系良式的液流電池，以及燃料電池等。一般電力系統所使用的較大型傳統電化學電池包括鉛酸統所使用的較大型傳統電化學電池包括鉛酸(lead acid)(lead acid)、
7、鎳鎘（、鎳鎘（Nickel cadmiumNickel cadmium）、鈉硫）、鈉硫(sodium(sodium sulphursulphur)、鋰離子、鋰離子(lithium ion)(lithium ion)、以、以及氯化鎳電池及氯化鎳電池(sodium nickel chloride)(sodium nickel chloride)。它們。它們的最大優點在於響應時間快、不受地形及地理位的最大優點在於響應時間快、不受地形及地理位置所影響，但缺點為擁有較低的能源及功率密度，置所影響，但缺點為擁有較低的能源及功率密度，因此不易建置大型儲能系統。此種電池儲能須注因此不易建置大型儲能系統。此種電
8、池儲能須注意放電次數的限制、放電的最大容許量、充放電意放電次數的限制、放電的最大容許量、充放電速率，能源效率，以及使用壽命等。速率，能源效率，以及使用壽命等。一般電化學電池的比較一般電化學電池的比較 電池特性鉛酸電池(Lead acid)鎳鎘電池(Nickel cadmium)鈉硫電池(Sodium sulphur)鋰離子電池(Lithium ion)氯化鎳電池(Sodium nickel chloride)功率上限10100 MW110 MW110MW110 kW10100 kW輸出能量範圍(Wh/kg)355075150240150200125輸出功率範圍(W/kg)75300150300
9、90230200315130160充放電次數(cycle)5001500250025001000100002500能源效率(%)8070909590鉛酸電池優缺點鉛酸電池優缺點ll在所有電池中，鉛酸電池是最普遍亦是最便宜的電池之一，在所有電池中，鉛酸電池是最普遍亦是最便宜的電池之一，由於初始建置成本低，因此常是分散式發電系統的輔助儲能由於初始建置成本低，因此常是分散式發電系統的輔助儲能設備。設備。ll鉛酸電池已經成功地應用在大型商業化的能源管理系統，早鉛酸電池已經成功地應用在大型商業化的能源管理系統，早於於19881988年，美國南加州艾迪生公司及年，美國南加州艾迪生公司及EPRIEPRI已在
10、已在12KV 12KV 配電系配電系統上建立一座鉛酸電池示範儲能系統，其容量為統上建立一座鉛酸電池示範儲能系統，其容量為4 4小時內可小時內可供應供應10MW 10MW 儲能電力，目的為藉由此示範系統深入研討鉛酸儲能電力，目的為藉由此示範系統深入研討鉛酸電池之特性與經濟效益。電池之特性與經濟效益。ll鉛酸電池重要的應用實例：包括鉛酸電池應用於電力系統之鉛酸電池重要的應用實例：包括鉛酸電池應用於電力系統之備載容量、頻率控制，不斷電系統，以及電力品質。然而，備載容量、頻率控制，不斷電系統，以及電力品質。然而，它的最大缺點是儲存能量密度低，因此若需要大規模的儲能它的最大缺點是儲存能量密度低，因此若需
11、要大規模的儲能系統，需要相當大的電池體積空間。此外，它有充放電次數系統，需要相當大的電池體積空間。此外，它有充放電次數的限制，且溫度對其使用壽命亦有所影響，而部分鉛酸電池的限制，且溫度對其使用壽命亦有所影響，而部分鉛酸電池的低溫特性差因此需要增加額外的加熱管理系統。的低溫特性差因此需要增加額外的加熱管理系統。鎳鎘電池鎳鎘電池ll鎳鎘電池之儲存能量密度高於鉛酸電池，因此鎳鎘電池之儲存能量密度高於鉛酸電池，因此常替代鉛酸電池作為電力系統或電動車之儲能常替代鉛酸電池作為電力系統或電動車之儲能應用。此外，由於它具有高可靠度及低維護成應用。此外，由於它具有高可靠度及低維護成本之特性，因此非常適合用於緊急
12、照明電力、本之特性，因此非常適合用於緊急照明電力、不斷電系統、通信電源，以及發電啟動裝置。不斷電系統、通信電源，以及發電啟動裝置。目前美國阿拉斯加黃金谷目前美國阿拉斯加黃金谷(Golden Valley)(Golden Valley)電電池能源儲存系統池能源儲存系統(GVEA)(GVEA)即是以此電池為主力即是以此電池為主力ll此一系統為目前世界最大電池儲能的系統，主此一系統為目前世界最大電池儲能的系統，主要功能為提供電力系統之備載容量。它包含四要功能為提供電力系統之備載容量。它包含四組電池排，每排擁有組電池排，每排擁有34403440顆電池。其額定容量顆電池。其額定容量為為1515分鐘可供應
13、分鐘可供應27MW27MW。此系統預期將擴增至額。此系統預期將擴增至額定容量為可放電定容量為可放電46 MW46 MW達達1515分鐘。分鐘。美國阿拉斯加黃金谷美國阿拉斯加黃金谷(Golden(Golden Valley)Valley)電池能源儲存系統電池能源儲存系統(GVEA)(GVEA)鈉硫電池鈉硫電池ll鈉硫電池鈉硫電池(NAS)(NAS)亦常應用於電力系統之儲能設備。它的操作溫亦常應用於電力系統之儲能設備。它的操作溫度為攝氏度為攝氏300300至至350350度，藉以增進儲能性能。它的優點包括：度，藉以增進儲能性能。它的優點包括：高儲能密度高儲能密度(約為鉛酸電池的三倍約為鉛酸電池的三
14、倍)、高效率、高效率 (約約90%)90%)以及高以及高充放電次數充放電次數(2500(2500次次)。由於鈉硫電池的操作溫度不是室溫，。由於鈉硫電池的操作溫度不是室溫，因此需要配置加熱系統，一般均利用其本身儲能來加熱。早因此需要配置加熱系統，一般均利用其本身儲能來加熱。早在在19841984年，日本年，日本TEPCO TEPCO 與與NGKNGK已發展鈉硫電池之電力儲能系統，已發展鈉硫電池之電力儲能系統，如已經在日本設置如已經在日本設置48MWh48MWh鈉硫電池儲能系統。近年來，美國鈉硫電池儲能系統。近年來，美國AEPAEP已開始在俄亥俄州進行第一個使用鈉硫電池連結電網的示已開始在俄亥俄州
15、進行第一個使用鈉硫電池連結電網的示範系統。此系統包含兩組範系統。此系統包含兩組50Kw,375kwh50Kw,375kwh之並聯電池模組，可供之並聯電池模組，可供應應250kw 30250kw 30秒的短時間功率。此種電池雖然目前的產質較低，秒的短時間功率。此種電池雖然目前的產質較低，但據研究若建置大型電池系統，其成本將與鉛酸電池相當。但據研究若建置大型電池系統，其成本將與鉛酸電池相當。液流電池液流電池ll傳統電池不易製作大規模之儲能技術，傳統電池不易製作大規模之儲能技術，19741974年由年由ThallerThaller L.H L.H 公開發表液流電池公開發表液流電池(flow(flow
16、 redoxredox cell)cell)。相較於一般傳。相較於一般傳統電池，其活性物質被包容於陰陽兩電極，液流電池的活統電池，其活性物質被包容於陰陽兩電極，液流電池的活性物質是以電解液性物質是以電解液(liquid electrolyte solutions)(liquid electrolyte solutions)型式型式存在。存在。ll液流電池的活性物質可溶解於分裝在兩大儲存槽中，各由液流電池的活性物質可溶解於分裝在兩大儲存槽中，各由一個幫浦將溶液流經液流電池，在離子交換膜兩側的電極一個幫浦將溶液流經液流電池，在離子交換膜兩側的電極上分別發生還原與氧化反應。此化學反應為可逆的，因此上
17、分別發生還原與氧化反應。此化學反應為可逆的，因此可達到多次充放電的能力。此系統之儲能容量由儲存槽中可達到多次充放電的能力。此系統之儲能容量由儲存槽中的電解液容積決定，而輸出功率取決於電池的面積。由於的電解液容積決定，而輸出功率取決於電池的面積。由於兩者可以獨立設計，因此系統設計的靈活性大而且受設置兩者可以獨立設計，因此系統設計的靈活性大而且受設置場地限制小。場地限制小。液流電池儲能系統概要圖液流電池儲能系統概要圖 液流電池液流電池ll目前液流電池有三種主要的型式，分別為全釩目前液流電池有三種主要的型式，分別為全釩vanadium vanadium redox(VRBredox(VRB)、多硫化
18、溴、多硫化溴(polysulphidepolysulphide bromide(PSBbromide(PSB)，以及鋅溴電池，以及鋅溴電池(Zinc Bromine,(Zinc Bromine,ZnBrZnBr)。全釩電池鋅溴電池多硫化溴電池儲能額定容量(MWh)0.550.051可達到120能源密度(Wh/litre)1633可達到60n.a.效率(%)788065756075充放電次數大於12000大於2000n.a.平均使用壽命(year)51051015燃料電池燃料電池 ll它不像一般化學電池用完即丟棄，而是一種需它不像一般化學電池用完即丟棄，而是一種需要添加燃料要添加燃料(氫氣氫氣)
19、來產生與維持電力的系統。來產生與維持電力的系統。它是由陰極、陽極，以及電解液所組成，燃料它是由陰極、陽極，以及電解液所組成，燃料電池在工作時，陽極供給氫氣或其他燃料，而電池在工作時，陽極供給氫氣或其他燃料，而向陰極供給氧化劑向陰極供給氧化劑(空氣或氧空氣或氧)。氫氣在陽極分。氫氣在陽極分解成氫離子和電子，而電子便沿外部電路經負解成氫離子和電子，而電子便沿外部電路經負載流至陰極。因此，燃料電池即是利用水電解載流至陰極。因此，燃料電池即是利用水電解的逆反應原理來達成發電儲能的效益，它所使的逆反應原理來達成發電儲能的效益，它所使用的氫燃料可從任何的碳氫化合物獲得，例如用的氫燃料可從任何的碳氫化合物獲
20、得，例如天然氣、甲醇、水電解等。天然氣、甲醇、水電解等。燃料電池燃料電池燃料(H2)陽極陰極空氣(O2)負載電解質排放(H2O)排放(H2O)燃料電池燃料電池ll目前燃料電池的種類主要包括鹼性目前燃料電池的種類主要包括鹼性(AFC)(AFC)、磷、磷酸型酸型(PAFC)(PAFC)、質子交換膜、質子交換膜(PEMFC)(PEMFC)、熔融碳酸、熔融碳酸鹽鹽(MCFC)(MCFC)、固態氧化物、固態氧化物(SOFC)(SOFC)，以及直接甲醇，以及直接甲醇(DMFC)(DMFC)燃料電池等。燃料電池等。ll一般燃料電池的優點包括低污染、低噪音、燃一般燃料電池的優點包括低污染、低噪音、燃料來源多元
21、化、應用範圍廣。但它的主要缺點料來源多元化、應用範圍廣。但它的主要缺點為成本較高、安全性要求高、單位體積及單位為成本較高、安全性要求高、單位體積及單位重量所產生的功率較小。此外，燃料電池是一重量所產生的功率較小。此外，燃料電池是一種反應較為慢速的儲能系統，它可能需要數十種反應較為慢速的儲能系統，它可能需要數十秒甚至數分鐘的時間改變輸出能量，因此單獨秒甚至數分鐘的時間改變輸出能量，因此單獨搭配再生能源有其潛在的侷限。搭配再生能源有其潛在的侷限。動能儲存系統動能儲存系統 ll最典型的動能儲存系統為飛輪儲能系統（最典型的動能儲存系統為飛輪儲能系統（flywheelflywheel）。）。此系統可視為
22、一機械型式的電池：將能量以旋轉動能此系統可視為一機械型式的電池：將能量以旋轉動能的型式儲存。它包含儲存能量的飛輪、電能與機械能的型式儲存。它包含儲存能量的飛輪、電能與機械能間轉換用的電動機、用於支撐飛輪的磁懸浮系統、以間轉換用的電動機、用於支撐飛輪的磁懸浮系統、以及電力電子轉換與其控制系統等及電力電子轉換與其控制系統等ll目前飛輪儲能系統一般分為兩大類：一為傳統的鋼製目前飛輪儲能系統一般分為兩大類：一為傳統的鋼製低速轉子低速轉子(低於低於10,000 rpm)10,000 rpm)、另一為複合材料製的高、另一為複合材料製的高速轉子。目前全世界領先的鋼製低速儲能系統製造商速轉子。目前全世界領先的
23、鋼製低速儲能系統製造商包括德國的包括德國的PillerPiller公司、美國的公司、美國的Active PowerActive Power、SatconSatcon、以及、以及CaterpillarCaterpillar公司等，其產品主要應用於公司等，其產品主要應用於短時間短時間(10100(10100秒秒)不斷電系統不斷電系統(UPS)(UPS)之儲能裝置以及之儲能裝置以及使用於電力品質的改善。當電力中斷時，此系統可維使用於電力品質的改善。當電力中斷時，此系統可維持約持約1515至至2020秒的電力，足夠克服高達秒的電力，足夠克服高達94%94%左右的電力擾左右的電力擾動。近期美國動。近期美
24、國Active PowerActive Power成功推出低速飛輪儲能商成功推出低速飛輪儲能商品，可供應品，可供應1313秒內秒內240KW240KW的儲能電力。的儲能電力。飛輪儲能系統飛輪儲能系統ll低速飛輪儲能系統製造技術已近成熟，因此可低速飛輪儲能系統製造技術已近成熟，因此可提供高可靠度低維護成本的短時間儲能應用。提供高可靠度低維護成本的短時間儲能應用。然而由於飛輪儲能的容量正比於轉速的平方，然而由於飛輪儲能的容量正比於轉速的平方，飛輪系統的發展近年來已導向高速系統（轉速飛輪系統的發展近年來已導向高速系統（轉速達數十萬達數十萬rpmrpm）ll其轉速受限於飛輪材質與結構，由於碳纖維複其轉
25、速受限於飛輪材質與結構，由於碳纖維複合材料具有很高的強度，因此非常適合作為高合材料具有很高的強度，因此非常適合作為高速的飛輪轉子，使得轉子速度能加快、體積減速的飛輪轉子，使得轉子速度能加快、體積減少，並節省成本。而在軸承部分近年亦改良成少，並節省成本。而在軸承部分近年亦改良成磁浮軸承，以減少軸承高速轉動時的熱能損失，磁浮軸承，以減少軸承高速轉動時的熱能損失，此外，亦可將飛輪置於真空槽中，減少阻力。此外，亦可將飛輪置於真空槽中，減少阻力。目前也開始發展高溫超導飛輪系統，以減少熱目前也開始發展高溫超導飛輪系統，以減少熱能損失並提高系統穩定度。能損失並提高系統穩定度。位能儲存系統位能儲存系統 ll一
26、般典型的位能儲存系統包括抽蓄水力一般典型的位能儲存系統包括抽蓄水力儲能儲能(pumped hydro storage)(pumped hydro storage)以及空氣以及空氣壓縮儲能系統（壓縮儲能系統（Compressed Air Energy Compressed Air Energy Storage,CAESStorage,CAES）空氣壓縮儲能系統空氣壓縮儲能系統ll此系統利用離峰電力將空氣壓縮灌入人此系統利用離峰電力將空氣壓縮灌入人造地下高壓空氣儲存槽造地下高壓空氣儲存槽(典型壓力約典型壓力約75 75 bar)bar)。當系統負載處於尖峰時再釋放此。當系統負載處於尖峰時再釋放此高
27、壓空氣，並與燃料（一般為天然氣）高壓空氣，並與燃料（一般為天然氣）混合燃燒產生蒸氣推動發電機發電。由混合燃燒產生蒸氣推動發電機發電。由於高壓空氣可節省約一般天然氣發電用於高壓空氣可節省約一般天然氣發電用量的三分之二，因此大幅降低發電成本。量的三分之二，因此大幅降低發電成本。空氣壓縮儲能系統空氣壓縮儲能系統 空氣壓縮儲能系統空氣壓縮儲能系統ll它的優點是儲能量大，且儲存高壓空氣它的優點是儲能量大，且儲存高壓空氣的時間可長達一年，因此非常適合作為的時間可長達一年，因此非常適合作為中長期的儲能系統。缺點是高壓空氣儲中長期的儲能系統。缺點是高壓空氣儲存槽受限於地理結構，並不是所有地質存槽受限於地理結構
28、，並不是所有地質結構均可設計建造人工儲存槽。而合適結構均可設計建造人工儲存槽。而合適的地質環境並不見得擁有天然氣及再生的地質環境並不見得擁有天然氣及再生能源等資源，因此限制了與再生能源合能源等資源，因此限制了與再生能源合成的應用。成的應用。空氣壓縮儲能系統空氣壓縮儲能系統ll空氣壓縮儲能系統的概念早於三十多年前，目前全世空氣壓縮儲能系統的概念早於三十多年前，目前全世界已有兩座大型空氣壓縮儲能系統：第一座位於德國界已有兩座大型空氣壓縮儲能系統：第一座位於德國HuntorfHuntorf，由，由19781978開始運轉。它的主要功能是作為緊急開始運轉。它的主要功能是作為緊急備用電力或是替代尖峰高成
29、本電廠的能源。此座儲能備用電力或是替代尖峰高成本電廠的能源。此座儲能系統包含兩個高壓空氣儲存槽系統包含兩個高壓空氣儲存槽(最大的氣壓達最大的氣壓達100 bar)100 bar)，共計容量為，共計容量為310,000(m3)310,000(m3)，深度高達，深度高達600m600m。空氣經。空氣經由由60MW60MW的空氣壓縮機灌入儲存槽中，並每隔八小時充的空氣壓縮機灌入儲存槽中，並每隔八小時充氣一次。此系統能夠在兩小時內供應氣一次。此系統能夠在兩小時內供應290MW290MW的電力。的電力。ll第二座第二座CAESCAES建造於建造於19911991年，位於美國阿拉巴馬州之年，位於美國阿拉巴
30、馬州之MclntoshMclntosh。此系統之建廠時間約為。此系統之建廠時間約為3030個月，共計花費個月，共計花費6 6千千5 5百萬美金。它的功能亦為替代尖峰高成本電廠的能百萬美金。它的功能亦為替代尖峰高成本電廠的能源，空氣儲存槽的容量超過源，空氣儲存槽的容量超過500,000(m3)500,000(m3)，深度高達，深度高達450m450m。此系統之額定容量為。此系統之額定容量為2626小時可供應小時可供應110MW110MW。值得。值得注意的是，此系統增加了廢熱回收系統，因此大幅降注意的是，此系統增加了廢熱回收系統，因此大幅降低低25%25%的燃料使用。的燃料使用。美國阿拉巴馬州之美
31、國阿拉巴馬州之MclntoshMclntosh空氣壓縮儲能系統空氣壓縮儲能系統ll近年來，一些研究已報導結合生質能近年來，一些研究已報導結合生質能(biomass)(biomass)發電、風力發電，以及大型空氣壓發電、風力發電，以及大型空氣壓縮儲能系統之可行性與經濟效益。其概念為利縮儲能系統之可行性與經濟效益。其概念為利用農作物之生質能燃料取代天然氣，並搭配傳用農作物之生質能燃料取代天然氣，並搭配傳統風能統風能-空氣壓縮儲能系統。因此當負載尖峰空氣壓縮儲能系統。因此當負載尖峰時，將高壓空氣釋放，並與生質能混合燃燒產時，將高壓空氣釋放，並與生質能混合燃燒產生蒸氣推動發電機發電。目前在美國中西部，
32、生蒸氣推動發電機發電。目前在美國中西部，擁有高密度的風能資源以及低成本的生質產能，擁有高密度的風能資源以及低成本的生質產能，因此這種系統因此這種系統biofueledbiofueled wind/CAES wind/CAES系統將被系統將被研究評估中。此外，地面上之空氣儲存槽亦在研究評估中。此外，地面上之空氣儲存槽亦在研究之中。研究之中。超導磁能儲存系統超導磁能儲存系統(SMES)(SMES)ll此系統為將交流電轉換至直流後，將此直流電流引入金屬超導電此系統為將交流電轉換至直流後，將此直流電流引入金屬超導電磁線圈磁線圈(主要材質為主要材質為NbNb-Ti-Ti 或或 Nb3Sn)Nb3Sn)，
33、並以直流電流流經線圈產，並以直流電流流經線圈產生磁能方式儲存能量。此線圈藉由冷凝系統保持低溫超導溫度生磁能方式儲存能量。此線圈藉由冷凝系統保持低溫超導溫度(約攝氏約攝氏-269-269度度)以保持其超導特性，因此可近似為無電阻線圈，以保持其超導特性，因此可近似為無電阻線圈，使能量損耗達到最小。其儲能容量取決於直流電流的大小以及線使能量損耗達到最小。其儲能容量取決於直流電流的大小以及線圈的長度。理論上一公尺直徑的線圈可在一秒鐘供應圈的長度。理論上一公尺直徑的線圈可在一秒鐘供應1MW1MW的儲能，的儲能，而而10001000公尺直徑之超導線圈可供應五小時公尺直徑之超導線圈可供應五小時1000MW1
34、000MW的儲能。的儲能。ll目前許多小型之超導磁能儲存系統目前許多小型之超導磁能儲存系統(如如1MW-11MW-1秒秒)已經成功開發。已經成功開發。近年來高溫超導近年來高溫超導(HTS)(HTS)的研究大幅提高此種儲能系統在電力系統的研究大幅提高此種儲能系統在電力系統上的應用，但最大的缺點是所耗費的成本相當高，此外，由於超上的應用，但最大的缺點是所耗費的成本相當高，此外，由於超導特性對於溫度相當敏感，因此需要維持高度的溫控穩定性。而導特性對於溫度相當敏感，因此需要維持高度的溫控穩定性。而儲能過程所產生強大的磁場儲能過程所產生強大的磁場(高於高於99特士拉特士拉)，也是一項愈來愈關，也是一項愈
35、來愈關注的環境問題。注的環境問題。ll超導磁能儲存系統最大的兩項優點便是高效率與高響應速度。此超導磁能儲存系統最大的兩項優點便是高效率與高響應速度。此外，它並沒有如電池儲能有充放電的次數限制。一座超導儲能系外，它並沒有如電池儲能有充放電的次數限制。一座超導儲能系統的建置約只需兩週左右的時間統的建置約只需兩週左右的時間2323。各種儲能系統的功率各種儲能系統的功率-放電時間特性放電時間特性 國外儲能系統應用於風力發電系統之案例國外儲能系統應用於風力發電系統之案例 ll西班牙西班牙CanaryCanary島設置一座風島設置一座風力發電海水淡化系統，此為力發電海水淡化系統，此為風力發電結合飛輪儲能系
36、統風力發電結合飛輪儲能系統的實例。此系統為一獨立電的實例。此系統為一獨立電力系統：包含兩座風機力系統：包含兩座風機(額定額定容量為容量為460 kW)460 kW)、一座飛輪儲、一座飛輪儲能系統，並將所發電力供應能系統，並將所發電力供應給八座海水逆滲透機組給八座海水逆滲透機組(RO)(RO)。據報導，在地中海周圍及。據報導，在地中海周圍及島嶼上，此種風能海水淡化島嶼上，此種風能海水淡化系統將有相當大的發展潛力。系統將有相當大的發展潛力。美國美國ISEPISEP計畫中結合風力發電與計畫中結合風力發電與CAESCAES儲能儲能系統之概念圖系統之概念圖 Electric Power Substati
37、on at CAES Power PlantCAES Power PlantOperation During Energy Generation PhaseCAES Power Plant Generates Powerto Supplement and Firm Up Wind Farm OutputPWindAir FlowUnderground AquiferCompressed Air StoragePCAES20 MW100 MW80 MWLocal Wind Farm英國英國HaRIHaRI計畫中結合之獨立再生能源系統計畫中結合之獨立再生能源系統架構圖架構圖 加那利群島(Canary islands)中的Gran Canaria島之風力-抽蓄水力系統 報告完畢報告完畢敬請指教敬請指教