林亞玄組長、謝子賢研究員

台灣中油股份有限公司綠能科技研究所

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溫室氣體排放所導致的氣候變遷以及空氣汙染相關之環保議題使得各國積極發展電動載具，台灣亦訂定於2030年公務車輛全面電動化、2035年機車全面電動化、2040年汽車全面電動化等目標。台灣中油公司因應能源轉型與配合國家電動車政策，正努力將加油站業務進行轉型升級成「台灣中油智慧綠能加油站」。2019年已在台南前鋒路建置首座多元電力供應及儲能系統之智慧綠能加油示範站，成功以能源管理系統(EMS)整合創能、儲能、用能三大區塊。

 

圖1  49kW屋頂型太陽能光電系統。

 

產能部分台灣中油公司近年來已於全國各地加油站進行屋頂型系統超過1百個案場，預計109年達到總設置量為10.5MW。本次綠能站採分散式電力供應的概念進行場域設計，利用太陽能發電系統搭配利用天然氣為原料的燃料電池發電系統並結合台電電網做為多元電力供應來源，太陽光電總設置量為49kW(圖1)，若太陽能發電量平均一天以3.4小時估算，估計每天可提供約166 度電；除太陽光電外，亦引進實證的天然氣重組燃料電池系統有日本松下公司的家用型700W燃料電池系統2台(圖2)以及台灣高力公司建置的2.5kW系統1台，兩組系統進行排程發電，每天約可提供36~60度電。

 

圖2  700W天然氣重組燃料電池發電系統。

 

儲能系統則採用釩液流電池(20kW/100WkWh，圖3)以及鈦酸鋰電池(50kW/50kWh，圖4)兩套儲能系統，其中鈦酸鋰負極經材料配方及性能改良且通過各項電池安全性試驗，其材料性能電容量可達160 mAh以上，並具有3分鐘能充飽80%電量/10分鐘能充飽90%電量之快充能力，及零下30℃環境仍可放出80%以上電量之低溫優異性能。目前此材料已在中油進行連續式生產，製程設計規模為日產能50公斤，年產能約18噸。

 

圖3  釩液流電池(20kW/100WkWh)。

圖4  釩液流電池(20kW/100WkWh)。

 

除各項產能與儲能設備外，能量管理系統為綠能加油站重要核心技術之一，當使用多元電力進行供電時，能量管理系統的功能就非常重要，一方面可避免供電過多而未使用的浪費情況；另一方面也可避免綠電不足時，使用市電充電而導致用電峰值高於契約容量而被罰款的損失。前鋒路站能量管理系統建置整合完整綠能站資訊(包含能耗狀態、能源使用狀況、綠能用電占比)並進行電力系統24小時即時系統狀態監視以及電動機車充電時造成尖峰用電的能量轉移功能。目前由結果顯示可降低前鋒路示範站最高負載需量約10 ~ 16 kW，調節尖峰用電 25 ~32 kWh(度) 用電，經由能量管理系統的調控確實能降低尖峰用電負擔以達成智慧節能目標。

目前智慧綠能加油站仍屬於示範站建置的階段，可做為評估未來營運方式轉型、分散式發電的微電網驗證等參考，期望此智慧綠能示範站所呈現的綠電使用模式可以推廣應用於未來智慧綠能社區。