氫能環保與市場 : 可再生能源波動性與氫能儲能(上)

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可再生能源波動性與氫能儲能(上)

 

可再生能源的最大矛盾,從來不是「能否發電」,而是「何時發電」。太陽能在中午最強,傍晚用電高峰卻剛好遇上日照下滑;風電在夜間或季節性風季可能大幅出力,但需求未必同步出現。當太陽能與風電佔比仍低時,電網可依靠火電、水電、抽水蓄能或跨區調度吸收波動;但當可再生能源佔比上升,問題便由單純發電成本,轉為系統成本。換言之,太陽能組件和風機愈來愈便宜,不等於電力系統一定愈便宜。真正昂貴的部分,往往是如何把不穩定的電,變成可調度、可預測、可融入工業生產的能源。

 

這正是氫能儲能被重新重視的原因。氫能不是要取代鋰電池,也不是要把所有綠電都轉成氫。若以日內調峰、兩小時至四小時儲能、頻率調節和快速響應來看,鋰電池明顯更有效率、更成熟,建設速度亦更快。可是,當波動從「幾小時」拉長到「幾天、幾星期,甚至季節性」時,電池的經濟性開始下降。原因很簡單:電池是功率與容量高度綁定的資產,要儲更多電,便要增加大量電芯;氫能則可把電先轉化為化學能,透過儲罐、鹽穴、管網或工業用氫系統保存較長時間。它的往返效率較低,卻有機會在長周期、大規模、低頻次調度中找到位置。

 

過去十年,市場習慣用度電成本理解新能源。太陽能和風電的LCOE下降,確實改變了全球能源投資版圖。但當可再生能源滲透率提高後,另一組成本浮現:棄風棄光、備用容量、電網擴建、儲能配置、輔助服務,以及因價格波動而造成的投資回報不確定性。高比例新能源系統常見一個現象:中午電價可能很低,甚至出現負電價;傍晚或無風無光時段,電價又急升。發電商面對的是「發得出但賣不出好價錢」,電網面對的是「便宜電集中在錯誤時間」。

 

波動是能源系統的成本重構

 

鋰電池在這個階段的角色非常清楚。它可以把中午光伏電移到傍晚,可以做頻率調節,可以快速充放電,亦可以為電網提供短時穩定性。這也是近年全球電化學儲能快速增長的原因。IEA曾指出,電池儲能成本有望到2030年繼續下降,並成為推動可再生能源併網的重要工具。可是,電池不是萬能答案。當需要跨日、跨週甚至跨季節儲能時,單靠鋰電池會面對容量成本、土地、循環壽命、材料供應和低利用率等問題。儲能時間愈長,電池每年可循環次數可能愈少,資產回報便愈難支持。

 

氫能儲能的價值,正在於填補這一空白。電解槽可在電價極低或新能源過剩時運行,把多餘電力轉化成氫;氫氣可直接供應化工、煉油、鋼鐵、航運燃料、綠氨、綠色甲醇,也可在需要時透過燃料電池或氫燃機再發電。若只看「電—氫—電」往返效率,氫能通常不及電池,這是其最大弱點;但若把氫視為跨部門能源載體,而不只是電力倉庫,價值便不只來自賣電,而是來自工業減碳、能源安全和長周期調節。

 

內容支持:華通證券國際(WTF.US)

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