臺灣電力轉型 虛擬電廠可扮要角

從氣候變遷到近期地震造成的停電挑戰,讓外界更加關注電力議題。臺灣地狹人稠興建電廠不易。因此,想要供電穩定並強化電網韌性,除積極開發新能源外,在電力資源盤點與使用上也須有新思維,應借鏡美國等先進國家,運用「整合資源規劃」(IRP),導入電力需求面及供給面兩方資源,在凝聚全民共識前提下,擬定最佳電力資源配置與優先使用次序。

台灣虛擬電廠處於發展期,目前台電公司已成立的電力交易平台,讓電力資源能夠被買賣與調度。(圖/123RF)

將分散的各種能源整合成可調控電力

而想要將電力資源妥善使用,虛擬電廠技術至關重要,能將再生能源、需量反應、儲能等多個分散能源整合成為可調控電力,於有電力需求時給予最佳的備援,且在虛擬電廠的運作機制下,讓原本只是用電的負載端,也有機會為電網貢獻心力,就像美國前能源部長朱棣文(Steven Chu)在2009年甚至提到,希望未來家庭中的洗衣機或烘乾機,也可以透過分散能源整合方式,參與電力市場;這在當時被視為玩笑的說法,如今卻正透過虛擬電廠逐步實現。

虛擬電廠概念早在1997年由德國經濟學家Shimon Awerbuch提出,並於2009年由Hendrik Samisch和Jochen Schwill二位德國研究生創辦Next Kraftwerke公司,領先全球開啟商業營運,後續德國政府更透過法規政策與資金挹注,建立虛擬電廠示範區,推動可行的商業模式,如德國Next Kraftwerke就整合超過一萬個分散能源,截至2022年4月為止,公司累計發電容量超過10GW(百萬瓩),近約九座大型電廠發電量。

除德國之外,日本、美國也都積極發展各種商業模式之虛擬電廠。日本在2011年東日本大地震後大力推動虛擬電廠,期能有效調度不同能源,解決災後電力供需不平衡的問題,透過示範計畫、獎勵補助與國際合作等方式,成功建立電力業者、負載端、資源端三方緊密合作的商業型態,並致力於強化電力調度、電力使用預測精準度,以創造更多電力資源。

美國同樣也視虛擬電廠作為重要電力資源,像是美屬波多黎各就在虛擬電廠機制下,2022年導入7,400個民間的儲能電池,為電網貢獻100 MWh資源,有助降低大規格停電發生機率並降低尖峰負載;2023年太平洋瓦斯與電力公司(PG&E)跟太陽能公司Sunrun合作,推動能源效率夏季可靠性計畫(CA Energy Efficiency Summer Reliability Program),擬匯集7,500個家用太陽能與儲能系統,以獲得約30MW(百萬瓦)電力資源併入電網。

相比上述國家,台灣虛擬電廠處於發展期,目前台電公司已成立的電力交易平台,讓電力資源能夠被買賣與調度,至於想要進一步建立完善虛擬電廠商業型態,必須整合資通訊技術,讓更多分散能源可以納為己用,同時導入尖峰時間移轉模式,讓尖峰時段減少的用電量,等同於額外的發電量,並將其視為重要電力資源之一。減少尖峰用電至為重要,因為電廠發一度電,到用電戶可能不到一度、因中間會有耗損;但用電戶降低一度電、就是扎扎實實的一度電,效益其實更高。

運用整合資源規劃,安排最佳的電力供需方案

如工研院開發的「聚合多元資源的虛擬電廠技術」,除了整合太陽能系統外,也納入連鎖商場、學校中的空調系統,透過智慧溫度調整,成為穩定電網的重要技術。今年工研院也將協助台電啟動家庭空調自動需量反應的試行,預計召募二萬個家庭參與電力調節,讓這些用戶都能成為虛擬電廠的一部分,用戶除可以獲得相對收益外,更可為電網的穩定,貢獻一己之力。

面對供電穩定需求,臺灣除了思考電廠建置或延役,也應以更務實理性態度,運用「整合資源規劃」盤點現有電力「供」「需」資源,擬定最佳電力承載優先次序,同時鼓勵資通訊等跨域產業投入虛擬電廠技術發展,讓企業、民眾等傳統用電戶也能在不影響產線或日常生活前提下,成為重要電力來源,未來當虛擬電廠規模經濟成形時,在遇到突發電力事故或尖峰負載時,這些散落各地的螞蟻雄兵就能化身最佳後盾,維持供電穩定。

(本文由工研院院長劉文雄授權轉載)

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