隨著氣候變遷議題倍受重視，全球正積極推動能源轉型，依據2019年全球能源展望（World Energy Outlook），未來電力消費將持續增加且成長快速，是整體能源消費成長的2倍，預估至2040年電力消費年均成長率為2.2%，而為滿足電力需求，在近170國家政策支持下，預估至2040年約四分之三的新增電力供給是以再生能源提供，再生能源發電占比由2019年的26%， 2040年提昇為44%。另在今（2020）年7月國際能源總署（International Energy Agency；IEA）公布的能源展望特別報告中亦指出提高運輸、工業及建築電氣化發展，並結合電力部門再生能源發電的推廣，為達成淨零碳排最關鍵的減碳策略，顯示藉由再生能源滿足未來電力消費增加是未來的主要趨勢。
但由於太陽能及風力發電受自然氣候條件影響，容易造成供電間歇性，因此當太陽光電與風力發電等變動性再生能源成為主要電力來源，需要更具彈性調度的電力系統，此時整體電力系統轉型策略應朝三個面向推動，一是整體系統部署與調配不應是單從發電成本來評估，而是要著眼在整體淨效益；二是運轉策略的改善，包括先進再生能源預測技術與最適化機組排程設計，以最大化既有發電機組貢獻，並確保供電穩定；三是納入其他彈性資源（如儲能與需量反應等）對電力系統是有必要的。為提出可靠、靈活且成本合理的能源系統，各國多結合長期能源供需規劃模型與整合資源規劃模型（Integrated Resource Planning；IRP）。
因應全球能源轉型，政府已提出2025年再生能源發電占比達20%的目標，然未來隨著溫室氣體減量及管理法（後簡稱溫管法）2050年法定減碳目標的落實或深度減碳的推動，應以整合資源規劃觀點，及早規劃未來能源與電力發展，並盤點可能面臨的困難及挑戰，提前部署因應策略。工業技術研究院身為國內能源技術發展重點研究機構與智庫，今年上半年即應用臺灣TIMES能源供需規劃模型，以在滿足所有外在條件下（例如排碳、能源安全等），最小整體成本來規劃我國2040年能源與電力發展，下半年也將啟動整合資源規劃模型之建置，納入併網容量、電網擴建、輔助服務（含儲能／需量反應）等項目，以規劃我國可靠、靈活且成本合理的能源系統。
未來能源系統發展趨勢
能源轉型帶動的再生能源發展帶來永續發展的機會與挑戰。再生能源電源逐漸取代傳統大型發電資源，在降低化石燃料依存度、創造低碳電力系統的同時，也衍生電力可靠度的問題。再生能源的間歇性與不可調度性，需搭配可快速平衡系統負載的彈性資源，因此可快速起停的機組、儲能設施、需求端資源的重要性提升，傳統以集中式火力機組為主軸的電力系統逐漸走向分散式，電力用戶亦由傳統的消費者角色轉而成為產銷者（Prosumer），電力系統朝向更具彈性、開放且多元的運用模式。
因應此系統性變革，各國政府與電業機關在中長期電力規劃中，亟需跳脫以往電源開發導向的單向式資源規劃模式，故整合資源規劃的概念包含了：
（1）同時考量供給端與需求端的資源選項。
（2）考量資源條件的不確定性與風險。
（3）納入環境、社會等綜合面向考量。
（4）整合上述面向進行成本最小化的資源規劃。
以美國為例，迄今已有超過一半的州要求電業以IRP的程序或概念進行長期資源規劃。其中加州在2015年即通過SB350潔淨能源與污染減量法案（Clean Energy & Pollution Reduction Act），要求公用事業將在進行長期採購規劃（Long-Term Procurement Planning；LTPP）時需進行IRP程序，將過往未納入採購規劃範疇的儲能、需量反應資源等納入考量，以期促進多元的電源參與，有效率且成本最小化滿足電力供需情況下，達到溫室氣體減量與再生能源發展目標。
整合資源規劃需要在長期電源投資規劃的框架下，納入系統操作與調度模擬考量，尤其在高再生能源占比的電力系統中，藉此檢視長期資源規劃結果的可行性。故整合資源規劃的核心主要包含容量擴充模型（Capacity Expansion Model；CEM）與生產成本模型（Production Cost Model；PCM）（請參圖1）。容量擴充模型通常以年為分析尺度，考量系統性條件限制(如碳排放目標、再生能源占比目標、初級能源供應限制等)，將可行的擴充資源選項納入考量，模擬考量中長期電力需求趨勢下的資源投資組合規劃，對電力可靠度、系統限制與調度條件的設定較為簡化；生產成本模型則基於容量擴充模型的規劃結果，以更細緻的時間尺度（通常至小時甚至分鐘）與運作條件（如機組運轉特性、輔助服務需求、輸電限制等），驗證容量擴充模型評估結果，確保長期資源規劃有效反映多元彈性資源的需求與可能性。
整合資源規劃的核心包含容量擴充模型（Capacity Expansion Model；CEM）與生產成本模型（Production Cost Model；PCM），透過模型整合評估，達到成本最小化且滿足電力供需平衡、電力可靠度、環境目標等多面向的電力資源規劃。（資料來源：Tennessee Valley Authority（2015））
延伸閱讀：整合資源規劃以創造可靠、靈活且成本合理的能源系統（下）
（本文由工研院綠能與環境研究所副所長暨電網管理與現代化策略辦公室主任劉志文授權轉載）
