AI不只改變生活，也正在重塑電力世界。工研院研發的「虛擬電廠」結合AI與物聯網IoT技術，讓分散的用電設備轉化為可調度資源，打造靈活、互動、具預測力的新型電網，提升電網韌性，邁向淨零與智慧能源時代。
隨著全球能源轉型與淨零排放目標加速推進，電網也面臨結構性挑戰。臺灣2024年用電量創下歷史新高，其中工業部門占比超過5成，加上AI、半導體產業高速成長，電網穩定性壓力與日俱增，因此「虛擬電廠」（Virtual Power Plant；VPP）技術平台被視為電力結構重塑的解方。
「虛擬電廠是利用物聯網與AI等資通訊技術，把像是太陽光電、風力發電、儲能系統、電動車充放電設備，還有一些可以調整用電的用戶端設備，整合到智慧控制平台。雖然它看不見，卻能像一座電廠依樣運作。」工研院綠能與環境研究所組長黃怡碩說明。虛擬電廠可整合大大小小的不同資源，包含家庭儲能設備、商用空調系統，甚至公車站等分散式電力資源，因應電網即時負載狀態，進行動態調度，去中心化的電力管理方式，讓原本零散、無法發揮效益的電力資源化零為整，擠出可用的電力。
AI是虛擬電廠的大腦
「其實，虛擬電廠概念早在2000年左右就有了，但在近期才大規模應用的原因，與AI技術與通訊技術發展成熟有關。」黃怡碩分析，傳統電廠選址不易、社會反對聲浪大；再生能源與儲能設備普及，讓小型電力資源得以整合，加上電價上漲，用戶參與意願提升，如今AI能即時分析電力需求、電價走勢與設備狀況，進行最佳化調度與預測。
比方說，AI能分析天候氣溫等用電歷史資料，預測太陽能與風能等再生能源的發電量，同時掌握用電需求的變化，協助電網提前調度資源；也能根據即時的用電需求、電價變動與電力資源多寡，制定最適合的調度策略，以維持供需平衡並降低營運成本。此外，AI還可自動控制儲能設備並調整負載，也能分析每台設備的使用行為與用電數據，進行智慧化預警與資源優化，提升運行效率以及減少人為干預，讓虛擬電廠運作更穩定。
為達成淨零排放的目標，現在的電網更需要具備高彈性，以因應間歇性發電與低慣量挑戰，因此工研院為虛擬電廠技術平台研發一套可整合決策系統與控制裝置的資通訊架構U-Box。U-Box採用模組化設計，可以快速的整合不同分散資源，同時內建邊緣運算功能，能為各類場域提供靈活且便利的能源管理服務，搭配自行研發的智慧演算法，不僅能協助業者做出更精準的決策，還能整合多元資訊，讓用戶有效率的參與電力市場。
黃怡碩形容U-box模組如同虛擬電廠系統中的傳令兵，能自動「翻譯」不同的電力設備與廠牌的通訊協定，將AI下達的指令精準送達用電設備或儲能系統，並即時回報數據進行分析。
AI助攻 巧妙整合電力
過去電力用戶就只是消費者，如今有了虛擬電廠平台，用戶不僅能精準控制用電量達到節能目標，也能參與電力市場調度，在電力尖峰時段「放電」，成為穩定電網的一員。對企業來說，設置虛擬電廠更可創造實際收益，還能協助傳統產業從單純的用電戶，化身為電力供應系統的一員並拓展財源。
臺灣進口能源比例高達96%，加上再生能源受天候影響大，未來電網穩定必須依賴更多元、靈活的虛擬電廠。隨著AI技術導入，虛擬電廠展現更高的精準度與反應速度，使系統運作更加智慧與穩健。透過用戶參與、分散電網負載，讓分散各處的電力「螞蟻雄兵」「聚沙成塔」，為臺灣能源轉型打好基礎。
值得一提的是，虛擬電廠「只在必要時啟動」，使用時機包含電網緊急調度、價格高點或備援需求等。「像我們幫量販店導入的方案，平時協助他們節電，到特定時段再參與調度，可雙重創造效益。」
智慧用電又可創造利益
對用戶而言，加入虛擬電廠能將用戶資源發揮更大效益，並可從中獲利。工研院團隊會評估其設備結構與用電特性，判斷是否具備經濟效益。必要時，VPP業者也會協助用戶升級硬體，並透過AI系統預測與排程，降低人工成本並提升執行率。
虛擬電廠正以一種去中心化、彈性化、智慧化的方式，成為傳統電廠之外的第二條提升供電穩定之命脈。它的發展不僅止於賣電，還可進入中長期電源開發規劃的「容量市場」，成為未來供電規劃的新戰力，協助確保供電穩定，創造民眾、電業、政府、業者等多贏的局面。
「未來電力來源會愈來愈多元，在傳統電廠開發難度日益增加之際，虛擬電廠透過智慧調度，滿足尖峰的用電需求，將是電網韌性的最佳幫手。」黃怡碩充滿信心的說。
（本文由工業技術與資訊授權轉載）
