巧用智能調(diào)控 “虛擬電池”實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗

　　煉鋁業(yè)耗用大量能源，過去一向被視為電網(wǎng)的沉重負(fù)擔(dān)。不過，許多學(xué)者專家很早就提出，煉鋁大量耗電的流程若能智慧調(diào)控，反而能成為“虛擬電池”，充當(dāng)電網(wǎng)的穩(wěn)定力量。如今德國最大鋁廠三鋁（TRIMET Aluminium）即將把這項(xiàng)理論付諸實(shí)行，為德國電網(wǎng)提供高達(dá)112 萬度電力儲存容量的虛擬儲存資源。

　　虛擬儲存可說是能源儲存的能源效率最高的一種儲存方式，由于不涉及真正的儲存能源與釋放，虛擬儲存的“儲存效率”可高達(dá)90——95%，當(dāng)?shù)聡e極發(fā)展可再生能源，需要處理所謂可再生能源的不穩(wěn)定問題時(shí)，虛擬儲存資源成為絕佳解決方案，比起真正的能源儲存技術(shù)，如俗稱“風(fēng)穴”的高壓空氣儲能，或是電力轉(zhuǎn)換為天然氣的化學(xué)儲能，都更有經(jīng)濟(jì)效益。

　　在各種能源儲存的解決方案中，煉鋁業(yè)更占據(jù)相當(dāng)好的戰(zhàn)略地位。煉鋁廠身為超級用電大戶，往往原本就直接接在電網(wǎng)的高壓網(wǎng)路中；相對的，若要建立大規(guī)模電網(wǎng)級能源儲存設(shè)施，譬如電池技術(shù)或“風(fēng)穴”，還得興建連結(jié)到電網(wǎng)的輸配線路。煉鋁廠作為虛擬能源儲存，完全沒有新建高壓輸配線路的必要。

　　每煉出一噸的鋁，要耗費(fèi)1.4 萬度電力，可見其用電之巨，三鋁身為用電大戶，先前就已經(jīng)配合德國電力網(wǎng)路的需求反應(yīng)計(jì)畫，當(dāng)電力尖峰供給緊繃時(shí)，暫時(shí)將煉鋁爐離線，減輕負(fù)載。如今更進(jìn)一步，將以虛擬電池系統(tǒng)和電網(wǎng)供需更緊密結(jié)合。

　　三鋁與北萊茵西伐利亞洲的伍珀塔爾大學(xué)技術(shù)合作，開發(fā)可調(diào)控供電卻能維持煉鋁電解槽能源平衡的技術(shù)，讓電力供應(yīng)的改變不會影響電解槽內(nèi)部磁場平衡，如今規(guī)劃投入2 年期的工業(yè)級前導(dǎo)示范計(jì)畫，斥資3,600 萬歐元，在其埃森煉鋁廠一條生產(chǎn)線上，改造120 座煉鋁爐成為可上下調(diào)整用電量25% 的虛擬電池。

　　煉鋁爐啟發(fā)液態(tài)金屬電池的研發(fā)

　　改造后的煉鋁爐因應(yīng)電力網(wǎng)路的供需，隨時(shí)可調(diào)撥調(diào)整使用，不僅成為電網(wǎng)穩(wěn)定的一大利器，本身也能緩沖電網(wǎng)的意外波動，可說一箭雙雕。此次前導(dǎo)計(jì)畫改裝完成后，其虛擬儲存的能力，相當(dāng)于一座中等規(guī)模的抽蓄水力發(fā)電廠。三鋁表示，若把德國四大煉鋁廠都改裝成虛擬電池，將擁有相當(dāng)于德國三分之一抽蓄水電的儲能能力。

　　三鋁如今仍是家族企業(yè)，業(yè)務(wù)也還在成長，2015——2016 財(cái)務(wù)年度生產(chǎn)77.5 萬噸鋁，較前一年增產(chǎn)5%，每年用電量高達(dá)1,000 億度規(guī)模，三鋁為了加入保護(hù)地球的行列，積極進(jìn)行多種環(huán)保節(jié)能與綠能措施，包括回收95% 的生產(chǎn)廢料再制，并在漢堡的煉鋁廠興建3 架風(fēng)力發(fā)電機(jī)。進(jìn)行這次前導(dǎo)計(jì)畫的埃森廠，每年生產(chǎn)30 萬噸鋁塊，也是當(dāng)?shù)刈畲蠊I(yè)雇主，虛擬電池成為埃森用來爭取2017 年歐洲綠能首都的示范計(jì)畫。

　　煉鋁爐過去啟發(fā)了液態(tài)金屬電池的研發(fā)，美國新創(chuàng)事業(yè)Ambri 就是從煉鋁爐得到靈感，因?yàn)闊掍X的過程等于儲存大量電力，而反轉(zhuǎn)煉鋁的過程，則可以放出所儲存的電力，使煉鋁槽本身就相當(dāng)于高能量密度電池，Ambri 因此有了液態(tài)金屬電池的靈感，不過液態(tài)金屬電池使用上有諸多限制，例如不可搖晃，否則內(nèi)部金屬分層若被打破，會引起短路而起火或爆炸，因而無法用在地震帶，又必須讓金屬處于熔融態(tài)，不僅提高制造與維護(hù)上的成本，也有潛在危險(xiǎn)。

　　Ambri 雖然積極嘗試各種不同的金屬配方，以降低成本，但是至今仍未能推出具有經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品。如今倒是煉鋁業(yè)本身先把煉鋁爐做為虛擬電池應(yīng)用，比起設(shè)置液態(tài)金屬電池裝置為電網(wǎng)及能源儲存設(shè)施，直接使用虛擬電池技術(shù)，更為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

　　三鋁的努力，也可給我們一個啟示，隨著各種需求反應(yīng)、虛擬電池等等智慧技術(shù)的發(fā)展，用電大戶并非只能是電網(wǎng)的沉重負(fù)擔(dān)，也可以成為電網(wǎng)的穩(wěn)定力量。調(diào)節(jié)電網(wǎng)需求，并非一味追求擴(kuò)增總發(fā)電容量，與需求端更緊密的連結(jié)，讓電網(wǎng)更智慧化調(diào)控，更有效率的應(yīng)用資源，會是快速、省錢，又有效的辦法。