巧用智能调控虚拟电池实现节能降耗

　　炼铝业耗用大量能源，过去一向被视为电的沉重负担。不过，许多学者专家很早就提出，炼铝大量耗电的流程若能智慧调控，反而能成为“虚拟电池”，充当电的稳定力量。如今德国最大铝厂三铝（TRIMET Aluminium）行将把这项理论付诸实行，为德国电提供高达112 万度电力贮存容量的虚拟贮存资源。 虚拟贮存可说是能源贮存的能源效率最高的一种储存方式，由于不触及真正的储存能源与释放，虚拟贮存的“贮存效率”可高达90——95%，当德国积极发展可再生能源，需要处理所谓可再生能源的不稳定问题时，虚拟贮存资源成为绝佳解决方案，比起真正的能源贮存技术，如俗称“风穴”的高压空气储能，或是电力转换为天然气的化学储能，都更有经济效益。 在各种能源贮存的解决方案中，炼铝业更占据相当好的战略地位。炼铝厂身为超级用电大户，常常原本就直接接在电的高压路中；相对的，若要建立大规模电级能源储存设施，譬如电池技术或“风穴”，还得兴修连结到电的输配线路。炼铝厂作为虚拟能源储存，完全没有新建高压输配线路的必要。 每炼出一吨的铝，要耗费1.4 万度电力，可见其用电之巨，3铝身为用电大户，先前就已配合德国电力路的需求反应计画，当电力尖峰供给紧绷时，暂时将炼铝炉离线，减轻负载。如今更进一步，将以虚拟电池系统和电供需更紧密结合。 3铝与北莱茵西伐利亚洲的伍珀塔尔大学技术合作，开发可调控供电却能保持炼铝电解槽能源平衡的技术，让电力供应的改变不会影响电解槽内部磁场平衡，如今规划投入2 年期的工业级前导示范计画，斥资 ,600 万欧元，在其埃森炼铝厂一条生产线上，改造120 座炼铝炉成为可上下调剂用电量25% 的虚拟电池。 炼铝炉启发液态金属电池的研发 改造后的炼铝炉因应电力路的供需，随时可挑唆调整使用，不仅成为电稳定的1大利器，本身也能缓冲电的意外波动，可说一举两得。此次前导计画改装完成后，其虚拟储存的能力，相当于一座中等规模的抽蓄水力发电厂。三铝表示，若把德国四大炼铝厂都改装成虚拟电池，将拥有相当于德国三分之一抽蓄水电的储能能力。 3铝如今仍是家族企业，业务也还在成长，2015——2016 财务年度生产77.5 万吨铝，较前一年增产5%，每年用电量高达1,000 亿度规模，三铝为了加入保护地球的行列，积极进行多种环保节能与绿能措施，包括回收95% 的生产废料再制，并在汉堡的炼铝厂兴修 架风力发电机。进行这次前导计画的埃森厂，每年生产 0 万吨铝块，也是当地最大工业雇主，虚拟电池成为埃森用来争取2017 年欧洲绿能首都的示范计画。 炼铝炉过去启发了液态金属电池的研发，美国新创事业Ambri 就是从炼铝炉得到灵感，由于炼铝的进程等于储存大量电力，而反转炼铝的过程，则可以放出所储存的电力，使炼铝槽本身就相当于高能量密度电池，Ambri 因此有了液态金属电池的灵感，不过液态金属电池使用上有诸多限制，例如不可摇晃，否则内部金属分层若被打破，会引发短路而起火或爆炸，因而没法用在地震带，又必须让金属处于熔融态，不仅提高制造与维护上的本钱，也有潜在危险。 Ambri 虽然积极尝试各种不同的金属配方，以降低成本，但是至今仍未能推出具有经济效益的产品。如今倒是炼铝业本身先把炼铝炉做为虚拟电池应用，比起设置液态金属电池装置为电及能源贮存设施，直接使用虚拟电池技术，更为经济实惠。 3铝的努力，也可给我们一个启示，随着各种需求反应、虚拟电池等等智慧技术的发展，用电大户并非只能是电的沉重负担，也可以成为电的稳定力量。调理电需求，并非一味追求扩增总发电容量，与需求端更紧密的连结，让电更智慧化调控，更有效率的应用资源，会是快速、省钱，又有效的办法。