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棄電是什麼?帶您了解棄電的成因、各國現況與解方

2024 / 05 / 29
再生能源發展已成全球共識,RE100 更是全球產業共同努力的目標,當各國紛紛擴大並加速再生能源的基本建設,棄電問題也隨之而來,成為不可忽視的隱憂。
本文將帶您一同探討綠色浪潮下的棄電現象,並透過各國的具體案例與應對策略,認識解決棄電議題的新契機。

 

棄電是什麼?為什麼發生?

棄電是指為了因應再生能源供過於求,為了防止電網超載而對再生能源降低的電量。這種情況被稱為「棄電(curtailment)」,有時也稱為「電力削減」或「棄光」、「棄風」。

再生能源的特性使得其發電具有間歇性,這一特性一直是電力調度的難題。當大量的太陽能輸入電網時,可能會導致電網失穩或發電量超過電力系統承載範圍,為了避免電網堵塞,就必須要求部分再生能源發電設備降低負載,甚至暫停發電,導致了棄電的產生。

這樣的情況就像是一個餐廳累積了過多的食材。雖然主廚的烹飪能力良好,但若是用餐人數不足以消耗這些餐點時,食材就必須丟入廚餘桶,如同再生能源的發電量超過了電網的消納能力,導致能源被浪費。

 

隨著全球 2050 淨零碳排目標在即,各國政府積極推動綠電相關政策,再生能源建設也大幅增加,然而隨著再生能源裝置容量迅速上升,衍生出的棄電問題也愈加迫切。為了解決電網供過於求,使再生能源未能充分發揮最大作用的情形,最關鍵的解方,就是讓電網搭配穩定且可調度的電力。

讓我們透過各國棄電狀況及應對方式,分析綠色轉型上的現況挑戰與未來趨勢。

 

  1. 日本:棄電量相比去年成長三倍,能源策略從發電傾向儲能與調度

    根據日本經濟產業省,2023 財政年中,日本本土太陽能加上風電棄電量將高達 17.6 億度(千瓦時), 相較於 2022 財年 5.7 億度的先前記錄,棄電量增幅超過三倍。(資源エネルギー庁「再生可能エネルギーの出力制御の抑制に向けた取組等について」)面對這樣的問題,日本正積極發展「升載型需量反應」應對,這是一種讓電力公司透過管理措施或控制技術,在特定時段「提高」用電需求的方法。當再生能源供過於求時,電力公司會通過 Email 和簡訊通知用戶,調控儲能系統、家用熱水器和產線設備,鼓勵在這些時段增加用電;此外,也期望聚合分散各處的儲能設備,於再生能源過剩的時段大量充電,以有效利用綠電,提升整體電力系統的運營效率。(延伸閱讀 | 年棄電量 17.6 億度!日本正規劃以 AI 參與「升載型需量反應」

    除此之外,針對棄電問題所延伸出的龐大商機,日本建設技術研究所也在今年 4 月發佈了以需量預測型AI(予測制御型 AI)為基礎的能源管理系統,透過 AI 結合電力輔助市場價格波動、不同時段發電量預測、用電量預測、電費方案(如契約罰金與時間電價)等多元因素,幫助客戶在最佳時間充放電,執行購售電決策。(AIを用いた予測制御型エネルギーマネジメントシステムを開発しました。

     

  2. 中國:因應棄電困境,強化綠電在地使用與跨區輸電能力

    中國作為全球最大的可再生能源生產國,總裝置容量居世界首位。然而隨著再生能源新增裝置容量屢創新高,2024 年第一季度的棄光率和棄風率分別上升至 4% 和 3.9%,使得大量可再生能源資源未能發揮應有的作用。(惠譽:中國棄風棄光率因創新高的新增容量而上升)這一問題的背後,是再生能源的建設主要集中在經濟相對不發達的地區,而跨區輸電能力和電網升級速度未能跟上風力和太陽能發電的快速增長所致,導致大量電力最終被棄置。

    為應對這一挑戰,國家能源局提出了幾個解決方案。首先,提高新能源的就地消納水平,為市場提供功能健全且易於使用的綠電交易服務,鼓勵並引導社會消費再生能源等電力,並在大規模工業園區加速發展分散式光伏和風電等新能源項目,提高終端用能的再生能源電力比重。另一方面,中國也在加快外送通道的建設,在再生能源就地消納能力有限的情況下,利用特高壓輸電線路將新再生電力輸送到用電需求高的地區,滿足區域用電需求,並減少棄電的產生,實現再生電力在全國的合理配置。(中國國家能源局:新能源消納能力要跟上

     

  3. 澳洲:再生能源大國的社區儲能新解方

    澳洲身為太陽能發電利用率最高的國家,在再生能源技術的進步和政策的大力支持下,太陽能在澳洲的發電結構中佔據越來越重要的地位。然而,隨著太陽能發電規模的擴大,棄電現象也隨之而來,前年的棄電量更是激增了近四成,成為影響再生能源發展的一大挑戰。

    澳洲全國有超過三分之一的住家裝置太陽能板,每當碰上陽光特別充足的時段,就會有大量光電湧入電網,導致電網負荷超載、調度失衡,無助其他時段用電需求。針對此問題,澳洲政府除了提升電網容量與變電所效能,使其能夠承載大量的電能資源外,當地的能源系統專家也計畫實施「社區儲能共享計畫」,旨在讓社區層級的電力管理系統更有效平衡電能的生成與耗用,從而在社區的電力負載和發電方面提高效率,減少整體能源損耗。透過家庭與政府的聯手,澳洲正積極應對棄電問題,朝 2030 年再生能源占比 80% 的目標前進。(澳洲讓社區居民共享電力,儲能效率大幅提升!這能解決台灣缺電危機嗎?

 

終結棄電問題的儲能新契機

再生能源是未來能源發展的主要方向,但其波動性強、穩定性差的特性仍需要儲能技術的支持,以避免棄電問題。台灣在 2025 年完成太陽光電 20GW 及離岸 5.6GW 建置的目標下,我們更需要對儲能系統進行全面的規劃,以提升太陽能發電系統的應變能力,確保綠能發電與用電系統的同步發展。

NextDrive 看見這樣的痛點,借助人工智慧技術與演算法,透過天氣預報與用電型態分析,我們能精準預測當日再生能源的發電量和場域用電需求,並根據電力市場的價格情況提前調度儲能設備,提高電力的可控性,實現廠區充電和儲電能力的即時調整,進行最優化的電力配置與套利。在加速綠電基礎設施發展的同時,跟進能源系統的預測與調度技術,將是再生能源發展的重要關鍵。

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