彰化师范大学宝山校区

从储能系统投资效益评估、定制化方案规划、施工建置到教育训练,一站式服务打造的1MW/1MWh 储能系统,让彰师大既能稳定电网、调节电力,亦能优化契约容量而减少浪费与超约罚款,更能深化微电网、智慧能源学术研究。
 
专案背景

环保意识抬头让全球各地纷纷制定政策以推广绿色能源的使用,台湾近年针对契约容量5MW以上的用电大户提出了建置绿电、设置储能系统、购买绿电凭证与缴纳代金四选一的方案,藉此鼓励可再生能源的使用。将储能系统匡列于选项中,主要原因在于储能系统除了有助于调度电力、舒缓高峰时段电力供应吃紧等问题之外,更具有调节电网、备用电源、辅助太阳能等多重目的。

以学校、工厂、医院、工业区这类电力需求大的用户为例,因为与台电公司签订了“契约用电容量”,因此每到高峰用电时段或季节性用电需求激增时,用户们就面临用电可能超过契约容量的考验。一旦超约,数倍电费的罚款也就接踵而来。

此外,用户的用电需求是波动而无法百分百精准预测的,但签订好的契约容量却是固定死的。因此,用电大户就算用电量低于契约容量,却仍需依约付费,导致“未用多付”的情形也相当常见。

再则,有些用电户为了避免突然停电所带来的不便,因而以柴油发电机作为应急电力。但以柴油发电时会产生危害人体的有毒物质而造成空气污染。且柴油发电机维护本就不易,平日若未能妥善保养,紧急时恐因故障而派不上用场。

对此,兼具“适时调节”与“紧急备用”特色的储能系统便成为满足用电大户法规、降低超约罚款风险、减少未用多付浪费、并可取代柴油发电机作为备用电源的不二选择。


项目需求

彰化师范大学(彰师大)为台湾中部知名学府,该校工学院与技职学院具备深厚的电力研究实力,致力于智慧能源、微电网与绿能发展学术研究。日前,彰师大获得全球离岸风电领导厂商沃旭能源(Orsted)公司的捐赠,于宝山校区建置一套百万瓦级的储能示范系统,作为彰师大师生项目研究的应用与实验环境。

除了电网人才培育,这套储能系统还将肩负优化宝山校区契约容量的任务。彰师大希望通过储能系统削峰填谷、供应高峰用电的方式调节日夜与季节性用电量差异,藉此找出合适的契约容量,进而节省电费、避免超约罚款;同时,过去以柴油发电机当作备用电源的做法也能大幅减少。日后,该校还打算架设太阳能系统,届时储能系统也将与可再生能源相辅相成,打造可自发自用的微电网。

针对上述需求,捐赠者沃旭能源评选供货商后公开招标并以严谨审慎的态度来挑选解决方案。其对储能系统的功能、电池的规格、能源管理系统的操控接口等都详列了要求,并希望供货商能以统包(Turnkey)项目的方式提供服务,因此包括软件系统与硬设备、现场安装施工、以及台电并网测试等细节都要有能力处理的厂商才能符合要求。

导入系统与产品

台达以完整的解决方案与服务获得了沃旭能源的青睐。得标后,台达取得彰师大过去一年的用电数据,并利用自行开发的储能系统投资效益评估软件,为彰师大进行负载与用电分析,根据历史用电数据仿真储能系统对削峰填谷的使用效益,并事先估算出导入系统后能为其节省多少电费与投资回报率,从而规划出适合该校使用的储能系统解决方案。

完成模拟与评估后,台达依彰师大的需求规划出以下解决方案:

•    容量为1MW的功率调节系统PCS1000。提供双向功率转换功能,可于储能电池、电网与负载间进行电力调度、控制与调节;

•    配备FM200自动消防系统的电池储能系统。具有多层安全防护机制,并有高度整合性,可与各厂牌的电池搭配使用;

•    能源管理系统(EMS)。通过网页式接口提供多种操控模式与监测讯息,让用户无需到现场即可远程管理储能系统;

•    周边电力基础设施。包括11.4kV的中压配电盘、380Vac的低压配电盘与变压器等;

•    定制服务。于安装现场装设摄影机与RFID门禁系统,并于工学馆办公室设置监控中心,方便管理者在办公室就能进行系统操作,以影像监控现场状况,同时以密码与门禁卡管制出入。


整套方案提供了许多实用功能,而最具特色的三项功能就是电表追踪、负载转移与整合分布式能源。

其中,电表追踪功能可设定区域的用电上限,在不超过契约容量与相关条件下,利用储能系统进行充放电以达到用电与费用的优化。换句话说,在维持总用电量为默认值的情况下,通过追踪电网端与负载端的电表,储能系统可于用电量高时送出电力支持电网,避免市电用电量超约而产生罚款;于用电量较低时则为储能系统充电,充分运用契约容量额度,减少“未用多付”的浪费。

负载转移功能则用于平衡高峰与离峰的用电量。此功能为针对彰师大的负载模式所建置的,该校能在白天用电需求大时可使用储能系统支持电力,晚上改用市电为储能系统充电,藉此降低部分电费。

第三项整合分布式能源则是将储能系统作为微电网的调度核心,居中调节多种电力来源与用电负载。以彰师大来说,目前该校的电力来源是市电与柴油发电机,未来建置太阳能系统后,可善用台达的储能系统为三种电力资源进行有效率的调度与调节。


总结

储能系统是能一物多用的解决方案,但要“物尽其用”需仰赖专业团队。台达不仅有可高效控能的解决方案,更有完整的服务。从初期的用电模式与节费方案评估、到解决方案规划与现场施工、定制服务与教育训练、以及全本地化的售后服务,台达都能满足客户需求,帮助非电厂电力专业的用电大户可在安全无虞的情况下管理储能系统,维持系统运作超高的可利用性。

此外,台达还有丰富的海内外实战经验,近几年已为十多个应用场所完成储能系统的建置,包括电池工厂、电子组件工厂、自动化工厂、植物工厂、节能园区、微电网、太阳能发电厂、电动机车充电站、商办大楼等,皆已完成储能系统建置与运转。

至于此项目,在完工后已通过120小时不间断的稳定性测试,也通过台电并网及消防安全等多项检验,并于2019年底正式启用,目前由彰师大自行管理。除了系统运作顺畅,其成效也日益显现,陆续发挥节能省电与教学研究的示范作用,将在能源转型之际为台湾贡献一份心力。