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電力加值服務再進化 從HAN開啟的多元智慧應用

在前2篇文章中,我介紹了智慧電表在台灣的發展,以及家庭電力資料可視化的重要關鍵:「HAN (Home Area Network)」,並說明HAN電力數據如何協助ESCO (Energy Service Company)業者評估電力節能效益。在本篇文章中,我將進一步詳細介紹HAN電力數據在電力服務、智慧照護、智慧安防等領域可以創造的加值服務。 電力服務再進化 客製化服務與資訊推送 建置智慧電表,獲取更精確、即時的電力資料後,電力公司就有機會能根據數據延伸出更多元的電力服務。除了在用戶端能推行HEMS家庭能源管理系統,結合多種創能、儲能、節能裝置實現聰明用電外,透過App、Web等用戶端介面,電力業者也能一次整合電費帳單、氣象、環境資料,經過運算後提供用電預測、用戶電力圖表等更加個人化的能源分析報告,再推送時間電價等適合的電力服務給用戶。用戶在使用HEMS介面時的習慣也能生成行為數據,幫助業者進行更精確的用戶負載、用電量分析,並產生更符合用戶生活情境的個人化報告。 利用比以往更豐富完整且有精確數據佐證的報告,電力公司便能進行更精準的用戶分群,並提供用戶最合適的電力方案與內容,如更適合家庭人口組成與作息的電力方案、家電耗電資料分析,或是推薦合適的低耗能家電,甚至依照季節、時間,結合用電狀況客製化的節能小撇步,以及停電通知、停電地圖等資訊。透過Route B採集的HAN電力數據,用戶可以接收到更多自身所需要,並且與用戶行為特徵與偏好更相符合的電力資訊,協助用戶提升生活品質。 社會議題新解方 電力數據協助照護工作智慧化 除了提升用戶的電力使用品質,電力數據也可以延伸應用,針對當下的社會議題,提出更多元且智慧化的解決方案。日本許多電力公司和電力小賣業者即結合HAN電力數據,向用戶推出了許多電力加值服務,其中最具代表性的就是智慧照護以及智慧安防。 獨居老人、遠距長照、失智照護,以及孩童誘拐、走失等社會現況一直是日本社會長期關注的重要議題。利用家庭用電模式的歸納與分析,我們可以透過不合理時間的電力消耗或是家電狀況異常警訊即時察覺家中成員的異常,並能將異常警訊即時反應在用戶的HEMS介面上。用戶不需要透過監視器才能查看長者與孩童的情況,只要透過電力裝置就能接收異常警示,即時關懷長者及子女,透過能源科技減少社會事件的發生。 智慧安防 時刻監控家電狀況 到了夏季,冷氣、電扇等家用電器的使用率提高,家電因線路老舊或延長線超載而引發的案件在火災事故中也十分頻繁,2020年在台灣便有數起因電線走火而引發的火災事件,造成家庭破滅、天人永隔。除了隨時需要檢驗環境中的逃生設備,在事件發生前,我們其實可以利用電力數據進行更好的預防與應對措施。 智慧能源閘道器可以將HAN電力數據上傳到雲端再顯示於用戶的裝置中,透過與過去用戶家庭用電圖表的比較,若有不正常的用電情形發生,馬上就可以發出警訊,或透過裝置互聯將有可能發生問題的裝置關閉,同時啟動安防設施,並與消防單位直接聯繫,在第一時間做出最快速合適的應對,降低意外發生率。 業者用戶雙贏 數據應用讓智慧服務再升級 除了智慧照護、智慧安防,電力數據其實還有許多可以延伸應用的領域,像是智慧物流、智慧交通等等,等待大家去創造和發現。台灣的智慧電表已在2019年完成40萬戶佈建,更將在2020年完成100萬戶、2024年完成300萬戶低壓用戶的佈建,能源服務推行的進度已向前邁進了重要的一步。不過將裝置完成佈建,減少人力需求與人工錯誤只是第一步,更重要的其實是分析、應用智慧裝置所採集的數據,再轉化為新服務,才能創造業者多元發展、用戶生活品質提升的雙贏局面。 本文轉載自電子時報 顏哲淵聯齊科技總經理

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完善能源生態系的關鍵 HAN電力數據新商機

智慧電表的用途,絕不只是解決電力公司抄表的困擾而已。其中由HAN (Home Area Network)所蒐集的電力大數據,才是未來發展智慧城市的關鍵DNA,藉此延伸出的商業應用都將成為智慧電網與智慧城市的核心架構,加速科技與智慧城市生態發展。 完善電力調度生態系 從電力調度面來看,HAN除了可以提供使用者自家電表的即時資訊外,也是電力公司協同能源聚合業者,同步維持電網平衡的重要資訊。當產電出現臨時意外,備轉容量不足時,能源聚合業者(Demand Response Aggregator)便是居中協調的重要角色。 然而能源聚合業者,因缺乏電力公司用戶電力資料,也未有有效調度住戶電力的手段,往往在降載時沒有足夠的籌碼參與需量反應。無法評估調度的預計成效,也導致了難以提高電力公司與其合作意願。此時若能源聚合業者透過自身能源服務,取得使用者的家中用電資料,或是透過用戶授權開放給「情報銀行」等第三方數據平台,便可利用各區域用電型態平均值,評估降載的調度潛力,提升電力公司對於能源降載的信心水準。 另外以能源服務業者(Energy Service Company)舉例,改善能源使用效益,最重要的便是全面掌握用電型態的數據,才可準確評估電力節能效益。過往ESCO*業務的困難點在於,若節能缺乏參考基準,也難以驗證節能專案績效的成效做為收款依據。此時藉由HAN電力資料開放,ESCO業者便可以有公開數據做為節能基準,並以資料佐證節能成效。 *ESCO (Energy Service Company):協助工商業界擬定節能計畫為主要業務的企業,藉由改善能源使用效益中獲取營收。 未來電力公司結合能源服務商與物聯網業者,便可自動化調控住戶的大型用電裝置,如電熱水器、大型空調、蓄電池等等,並根據節省下的電力用量給予住戶回饋。其中HAN的即時電力資料,便成為串聯起能源生態系的橋樑,共同創造更加彈性多元的能源管理方式,促使「電力公司」、「能源服務業者」與「電力用戶」三贏的局面。 電力資料還權於民,從能源管理到便民服務,擴大能源生態系 HAN電力資料的價值,除了電力調度用途,HAN電力資料更強調於「用戶賦權」。不只是讓家庭理解用電,也幫助大型場域可以更容易透過能源管理系統理解電力使用情況。提供智慧城市相關政策,如「城市建築物電氣化」、「智慧移動」、「減少碳排放」、「長者照護」等施政方向的基礎數據。 說到「減少碳排放」,大多印象不外乎是隨手關燈關冷氣,環保愛地球。然而事實上,節電的目的諸如環保、經濟等面向,最終取決的因素還是在於我們所產電的方式,而產電的方式也取決於我們對於用電型態的了解。當能源服務業者可以透過HAN取得各區域用電、產電、儲電的數據,越理解每一度電的來源與去處,便有更充裕的彈性調整產電組合。利用分散式的區域能源管理提高自發自用效率,便可以從源頭減少碳排放量。 在「智慧移動」議題中,電動車是否能夠普及,取決於充電環境的友善程度。即使企業、政府組織為鼓勵員工購買電動車,建設充電樁於停車場,也可能因為其充電時交流電轉直流電的高功率,導致需量超約而受罰,降低其意願。此時場域內的智慧電表若具備HAN模組,便可輕易導入電力數據與區域能源管理系統,便可針對不同的充電時段調度能源,或是在需量高峰期啟動蓄電池等等綜合應用。 承上所述,開放HAN的電力資料是發展、完善能源生態系的關鍵,藉由HAN模組的資料共享,能源業者便可透過取得電力資料,建立區域能源管理系統。當中的電力使用行為,也可以提供第三方業者創造以往無法實現的新服務模式。 本文轉載自電子時報 顏哲淵聯齊科技總經理

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從智慧電表談台灣 HAN電力數據應用

▲ 能源轉型乃至於效率化的配置電力,智慧電表都是不可或缺的基礎。 過去我花了許多的篇幅談論電力市場的演進,甚至先進國家在面對能源轉型時,所導入的新興商業模式及能源管理技術,這季文章我想帶大家回頭深入探討這一切的根源「智慧電表(Smart Meter)」。 台灣智慧電表的推行腳步 智慧電表在能源業界早已不是新興的詞彙,撇除在亞洲能源改革領跑的日本不談,台灣其實早在2010年經濟部就已經開始研擬「智慧電表基礎建設推動方案」,然而10年過去了,截至2019去年底的數據,全台僅完成37.5萬具的低壓智慧電表建置,建置成果顯然差強人意。 除了通訊技術問題外,造成智慧電表普及率偏低的另一大原因我認為是沒有看見更換智慧電表背後的價值。智慧電表直觀來看,除了可以降低人工抄表所產生的數據誤差外,另一個重要的功能是用電戶可以即時取得用電資訊,進而達到了解用電,甚至節電的好處。 但對於住宅電價位居世界第三便宜的台灣而言,節電這個議題在非夏季時,一般民眾大多無關痛癢,這也間接導致了智慧電表在台灣的推動不斷延宕,畢竟羊毛出在羊身上,更換電表這類的基礎建設革新對台電而言也是巨大的財政支出,在民眾不買單的情況下,自然不會被放在優先順位。 然而,業內人士都曉得能源轉型乃至於效率化的配置電力,智慧電表都是不可或缺的基礎,難道沒有了節電這個誘因,智慧電表就沒有存在的價值了嗎?答案絕對是否定的。事實上,智慧電表所蒐集到的電力數據,除了能應用在能源領域外,還大大影響到我們生活的不同層面,至於如何影響,就必須從智慧電表的組成說起。 力拚服務差異化 HAN電力數據才是關鍵 一般家用的低壓智慧電表除了電表管理系統外,還具備了「無線通訊模組」,而這個通訊模組又還可以細分為「FAN (Field Area Network)」、「HAN (Home Area Network)」2種路徑。其中前者是智慧電表必備的元素,功能是將透過外部網路,將用戶的用電數據回傳給電力公司,約15分鐘更新一次;而後者則是透過HAN藉由家用內部網路對應到用戶端,最快可每秒更新一次用電數據 。這也表示相較於FAN,HAN電力數據具備更高的商業利用價值,也能提供更多電力衍伸服務。 目前台電規劃的智慧電表並沒有將HAN列為必要條件,原因除了電力數據的精確性對於民眾而言並無誘因外,加入HAN無線通訊模組更會使智慧電表的單位成本提高,讓電表更新更加困難。但與我們鄰近的日本,卻將HAN列為電表必備元素,不妨可以借鏡日本,來看他們究竟是怎麼看待這些用電數據背後的價值。 在電力自由化的日本,售電市場百家爭鳴,其中透過HAN電力數據衍伸的「家庭能源管理系統(HEMS)」便是各大電力公司做出差異化的方式。藉由家庭能源管理系統,顧客除了可以即時暸解家庭用電資訊外,還可以連結家庭的電力設備如:太陽能板、蓄電池、電熱水器、冷暖氣等家電,進行遠端或智慧調控,取得省電舒適的生活。 從電力數據衍生的新興服務 除此之外,日本近年也興起了「電力資料情報銀行」的概念,在取得用戶許可並提供相對應報酬的前提下,將用戶去識別化的電力資料進行儲存及利用。目前類似的應用,已大量被實現在物流、老人照護等領域,透過精準的用電數據分析,規劃出最具效率的配送路徑,降低物流成本支出,或是分析用電模型,判斷獨居老人在生活起居上是否出現問題,給予即時的協助。 類似的HAN數據應用還出現在保全、醫療甚至廣告業等與能源無直接關聯的情境,這也顯示電力數據的價值,不僅可以跳出能源應用的框架,還能出現在很多我們意想不到的場景。因此,台灣的智慧電表是否需要納入HAN無線通訊模組呢?我認為答案是肯定的。人們每天的生活都與電脫離不了關係,如果已經能預見數據背後的龐大價值,那麼及早的布局絕對必要。 本文轉載自電子時報 顏哲淵聯齊科技總經理

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參與式能源轉型:由下而上凝聚的能源革命

▶太陽能發電設備可視為一種長期訂閱的電力服務。 在邁向能源轉型的目標,除了依靠政府補助再生能源躉售外,以公民電廠為主軸的「參與式綠能」也不失為提高再生能源佔比的好辦法。關於公民電廠的介紹,可以參考我之前的文章。 在綠色和平組織與REScoops等4個組織聯合發表委託研究中指出,歐盟在2030年有19%電力是來自所謂能源公民 ,甚至於2050年可達到45%的電力是由來自超過2.64億(約佔其總人口的一半)的歐盟公民自己所生產。尤其在綠電憑證市場、電力自由化的趨勢中,多方跨領域結合可以創造出更多元的商業模式,也讓民眾參與能源專型門檻大幅降低。可以見得未來能源轉型的動能,會有相當大的部分來自民間投資。 公民電廠2.0:發電不只是收益 也是社會轉型的力量 如前幾篇文章提到,ICT技術革新與完善的電業法規,讓能源業者可與不同地方政府、公民組織、銀行共同出資,於社區家戶建設太陽能板。但不同的是,在公民電廠2.0的概念中,再生能源不再是直接售電給電力公司調度,而是優先提供給市民家中使用。太陽能業者可透過能源管理系統,計算市民家中使用的太陽能度數來收費。對於民眾而言,太陽能的電費與日常使用市電尖峰價格相當,無須前期投資、額外花費,也可以參與綠能生活,對於現在補助日益下降的太陽能市場,是一大助力。 而對於能源業者來說,雖然前期需要投資大量資本,提供太陽能發電設備,但也可藉此取得區域性用戶的家中產電、用電、買電數據,作為切入電力零售商市場的方法之一。太陽能板產電可長達20~25年,等同用戶訂閱了長期太陽能電力服務,如此一來,集結區域內穩定且長期的眾多住戶,對於參與電力輔助服務等商業模式都是利多。因此比起過往依靠全額躉售單一個收益結構,公民電廠2.0具備更彈性的獲利空間。 而在更廣大的獲利空間背後,接連帶動的社會外部效益,我認為主要有三個面向:首先是區域能源自主,公民電廠2.0以電力自產自銷、電力輔助服務為主要商業模式,因此每一個公民電廠所扮演的角色,如同城市中的能源調節樞紐。再者因市民、業者、地方政府的投入,所賺取的利潤可回饋於地方創生,凝聚的不只是地區性的發展基金,也創造了地方社群交流與公民參與的機會。最後則是數據共享,電力資料具備龐大的發展潛力,共享電力發電、用電、蓄電數據,不只可以用於電力調度,如同過去文章所提到的應用,電力數據在智慧長照、智慧物流、防災救難等社會服務也大有可為。 由下而上凝聚能源意識 建立節能、永續的正向循環 透過參與電力調度、轉售綠電憑證、開放數據情報等多元收益結構,回饋給縣市政府與社區市民,作為公共福利基金。創造出以往公民電廠所沒有的額外價值與外部效益。而市民藉由參與能源公共議題,轉而付諸具體行動,讓能源的分配與管理形式,符合社會的公平正義。 除了讓民眾達到能源自主,提升能源意識外,也增進能源效率和節電管理的認知,由下而上促進能源轉型。不單以投資綠能的角度,更訴求廣泛的社會環境效益,讓社會除了計算「每一度電的價錢」外,更能看見「每一度電的價值」。 本文轉載自電子時報 顏哲淵聯齊科技總經理

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後躉售時代將至 公民電廠帶來的城市經濟改造

▶受限於政策框架,台灣在綠能發展缺乏長遠的策略布局,甚至低估綠能所帶來的價值。PhotoAC 攤開日前經濟部公布的2020年再生能源躉購費率,包含太陽能及風力發電,皆下調了躉購價格,其中風電降幅達到7.6%,來到每度5元的關卡。而作爲亞洲能源改革先驅的日本,更早在去年底正式結束了首批太陽能固定價格購買制度(Feed in tariff; FIT),意味者政府將逐漸停止再生能源補助,放手讓綠能回歸市場經濟。 後躉售時代,台灣綠能發展的下一步? 我們回頭看目標2025再生能源佔比要達到20%的台灣, 2020年也即將進入綠能補助的第20個年頭,自然必須思考未來躉購的退場機制。因此如何建立躉購以外的新型商業模式、政府如何以政策輔導企業以及如何鼓勵全民共同參與綠電的發展,將是未來五年的重點。否則台電持續不斷地虧損,到頭來也是轉嫁在你我每個納稅人身上。 其中,商業模式轉型我認為是三者中最顯急迫的,原因在於隨著太陽能面板技術愈趨成熟,單位成本大幅降低,連帶使一般家戶屋頂型(裝置容量20kw以下)的太陽能躉購費率大幅從2010年每度近12元以上的價格,快速下滑至2020年每度5.7元,加上一般家戶能貢獻的再生能源裝置容量有限,不難想像各地方政府不會積極推廣,間接造成小個體戶(屋頂面積小於15坪)裝設意願大不如前。 相反地,手握大筆資金的企業思維就不同了,他們積極尋找台灣仍具太陽能發展潛力的大型空地或屋頂,並與地主簽約,獲得其屋頂使用權,大規模鋪設太陽能版,並在躉購機制退場前,持續以此模式取得經濟規模下的穩定報酬。 然而,大量建置而提升的再生能源裝置容量,雖然讓我們更接近政府2025年的政策目標,但在此商業模式下的綠電,無論是不是缺電情況,一律都會回到台電電網,除了造成中央電網更龐大的負擔外,也缺乏了「公民參與」以及「綠電自發自用」的分散式電網概念。 從公民電廠架構思考全新商業模式 在思考新的商業模式前,我們必須先聚焦當前台灣發展綠能所面臨的兩大問題,分別是「能源供給穩定性」以及「綠能發展經濟效益」。要解決夏季因尖峰用電過大導致供電不足的問題,除了提高備載容量外,鼓勵分散式能源的發展則是另一種解方,若一個區域具備暫時性的電力自給自足能力,則當中央電網到達臨界值時,這些區域可以立即獨立於中央電網,使電網度過跳電危機。 而要讓一區域可以獨立於中央電網,必須具備的是「反應能力」。也就是當緊急事故發生時,區域可使用自發的電力、儲能設備以及能源管理系統,滿足自身電力需求,並以此取代大量備載容量,以綠能解決能源供給穩定性的問題。而類似的分散式電網建設我在前篇的〈從公民電廠2.0思考智慧電網新趨勢〉有更詳細的介紹。 然而,在現行的躉售制度下,上述的情境幾乎沒有實行的誘因,原因回到我在開頭講到「綠能發展經濟效益」的問題。在沒有躉售的穩定報酬下,幾乎不會有廠商願意花錢建設儲能設備或能源管理系統,因為比起自發自用,以每度高於市價兩元的電價賣回給台電,顯然是較為明智的作法。但這個誘因若在綠電憑證(TREC)鬆綁後,將產生全新的商業模式。 公民電廠2.0:改造城市綠經濟 在現行「電證合一」的制度下,綠電及綠電憑證無法分開販售,以至於多數大型場域皆走躉售模式,才可確保長期穩定收益。但未來若「電證分離」機制啟動,則目前公民電廠所發的電可優先供給於區域內的居民使用,多餘的電則可依據電業法第九條採用「餘電躉售」模式再賣回電網,且由於居民不需要綠電憑證滿足企業社會責任,因此憑證可由公民電廠管理機構負責轉賣給市場上對憑證有需求的買家,並將轉賣憑證的所得回饋給區域的居民,如此便可兼顧經濟效益,且落實以綠電佈建分散式電網確保供電穩定的雙重目標。 走向「電證分離」提升公民參與,地主、民眾、環境三方共贏 有別於傳統純躉售模式,公民電廠2.0強調綠電使用在地化且可產生優於躉售的綠能經濟效益。下方試算表為我們目前在桃園的實驗場域預計採用的綠電模式。本案場預計架設裝置容量150kWp的太陽能板、140kWh容量的蓄電池。根據下圖試算表可知: 1. 採用傳統躉售模式,此場域發電總價值約為3,194元 2. 採用自發自用,餘電躉售模式的發電總價值則約為3,474元 3. 若採用2.加上蓄電池,發電總價值則可到達約3,723元 註: 1. TREC為綠電憑證,目前每度電之憑證價格約為2?2.5元 2. 蓄電池可依時間電價在低電價時段買電、高電價時段賣電,相減差額每度電約1.78元 3. 本圖表假設太陽能裝置容量150kWp、蓄電池容量140kWh,預估7月每日平均可發電618.6度電 改善綠經濟,回歸發展再生能源初衷 受限於政策的框架,近年來台灣在綠能發展顯然缺乏較長遠的策略布局,甚至低估綠能所帶來的價值。如上圖試算,在電證分離後將有更多元的商業模式浮現,且相較於傳統躉售模式,不但能帶來更可觀的經濟效益,更可以透過綠能在地化,解決台灣長年以來集中式發電所產生的尖峰負載問題。此外,綠能所帶來的社會價值,更非金錢可以量化,下篇我會從公民參與和外部效益的角度,帶來更多台灣綠能發展的不同觀點。 本文轉載自電子時報 顏哲淵聯齊科技總經理

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淺談新能源市場現況(下):從公民電廠2.0 思考智慧電網新趨勢

▶「公民電廠2.0」 所擔綱的角色,不單只是提高再生能源產能比率,而是成為具備反應能力的電力蓄洪池。 在上兩篇文章中提到,面對「持續成長的電力需求量與尖離峰差」與「能源比重移轉至高波動性的再生能源」,這兩大趨勢將大幅提升現行電網穩定營運調度的難度。過去僅依靠備載容量,移轉集中式電網風險的作法不再可行。因此近年來智慧電網、新公民電廠等概念,從美中日德等能源大國快速發展。 FIT 政策終止 舊公民電廠全額躉售模式受衝擊 日本自1993年至今已建立千餘個地方公民電廠,過往搭配固定躉售FIT (Feed-in-tarrif)售電補助,讓銀行更願意提供融資,而市場因有FIT制度形成完善的產業結構與服務,再加上相關資訊的透明化與公開化,減少公民電廠資金取得問題。然而隨著再生能源佔比逐漸達成政策目標,日本政府也每年調降FIT補助金額,甚至正商討是否於2021年終止FIT終身固定躉售政策。促使電力公司、太陽能相關企業開始嘗試除全額售電外,其他可靠的電力商業模式。 能源轉型的第二個里程碑 電力調度尚有 3 大挑戰需克服 過往FIT政策成功使日本2017年再生能源佔比提高至16%水準,並矢言在2030年落實綠能佔比22~24%目標。然而若依照日本「能源基本計畫」,將再生能源定位為「主要電力來源」,面對未來電力供給與需求的高波動性,「即時監控電力需求與供給」、「預測電力需求與供給趨勢」、「彈性即時的調度」三大環節缺一不可。 比如,若僅是一再提升再生能源佔比,卻未有彈性的調度系統,將白天超額供給的再生能源有效儲存,或調度至其他地區用電,再生能源將因電網滿負荷運轉而被迫停機。因此日本也開始討論如何從地產地消(註1)的「公民電廠」,走向以自發自用(註2)為導向的「公民電廠2.0」型態。 公民電廠2.0新趨勢 打造智慧電網的未來雛形 公民電廠與公民電廠2.0的區別在於,電網是否具備「反應能力」。自1997年開始,日本公民電廠開始有談論能源地產地消的概念,但因過往FIT售電價格優惠,再生能源的電力商業模式都是先售予電力公司,由電力公司在區域內輸配電。區域電網的電力供給與需求相互獨立,因此雖說是電力地產地消,實質上電力還是需要回到中央電網調度。 這邊定義的公民電廠2.0,是指地區再生能源與地區用電需求相結合,由產電地區消費後再將餘電躉售給電力公司。因有先將再生能源導入區域,在太陽能供應充足的情況下,搭配儲能設備,公民電廠2.0具備電網孤島運行的反應能力,在未來有緊急事故時,區域與區域間可以分區降載,扮演電力調度的調節樞紐。 為同時完善電力數據的監控、預測、調度,「公民電廠2.0」除了建設太陽能外,也需導入區域能源管理系統與儲能設備。藉由智慧電表與物聯網技術,打造具備「反應能力」的智慧電網,區域內不同的用電單位,如學校、農地等等,亦可共同參與電力公司契約容量、需量反應、電力輔助計畫。而社區集結了區域大量電力的供給與需求,自動成為電力公司可靈活調度的小型「虛擬電廠」。 其中智慧電表所蒐集的住戶電力數據,可共享給情報銀行與第三方協力企業,應用於社區安全、老人照護、物流運送等領域,共同創造比過往全額躉售案場更高的「社會價值」。如此一來不僅提高了銀行融資意願,也使電力在地生產、在地消費,避免運送過程中電力線損。 多元的商業模式也讓公民電廠,不再單純依靠案場規模獲得報酬。即使是分散式的太陽能場域,在具備了蒐集用電數據與調度能力後,也另外開拓了更多建置再生能源的潛在市場,有效解決過往公民電廠適合投資之案場不足的問題。 藉由公民參與串起電力的供給與需求,未來「公民電廠2.0」 所擔綱的角色,不單只是提高再生能源產能比率,而是成為具備反應能力的電力蓄洪池。以往負載追隨(Load Following)的概念,藉由區域調度調節,也能變成根據發電狀態來用電,能源轉型不單是政府的政策,而是落實到每個人生活中的價值。 註1:日本公民電廠的地產地消,指的是區域產電區域消費,過去因 FIT 躉售價格高,區域所產生的再生能源會先全額躉售給電力公司,再由電力公司輸配回用戶端使用。 註2:自發自用是指產電端的電力需求,優先以自身發電供給,有別於地產地消的概念,自發自用的電力會先提供發電場域所使用,剩餘電力才會再躉售至電力公司。 顏哲淵聯齊科技總經理

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淺談新能源市場現況(中):再生能源供給的挑戰

▶電力的供給量及穩定度,是再生能源發展最重要的課題。 在上篇文章〈淺談新能源市場現況(上):電力需求型態轉變的難題〉中,提及了全球電力需求的增加將帶來的能源轉型,以及因用電尖離峰差距增大而衍生的「鴨子曲線」問題。在大量的電力需求下,電力供給端的供給量及穩定度亦變得愈趨重要,這次的文章會進一步從能源供給的角度說明未來電力市場將會面臨的挑戰。 再生能源供給增加 五年內將成長近 50% 國際能源署(International Energy Agency;IEA)在2019年所提供的報告中預測,五年內全球再生能源裝置容量將成長近50%,而再生能源在台灣電力來源中的佔比亦不斷提升,政府更期望在2025年達成27 GW的再生能源裝置容量,並能將其在總發電量的比例提升至20%。在電力需求成長及再生能源佔比不斷提升的趨勢下,「再生能源併網困難」的難題也浮上水面,電力系統的運作品質及再生能源的供電狀況將會是未來能源產業必須時刻關注的重要議題。 再生能源的併網難題 來自於大自然的再生能源通常都具備易變動、且難以準確預測發電量的特性,這也使其與電廠的併網成為一大難題。再生能源中的日照、風速都可能受天氣狀況影響,而在短時間內產生變動,這樣的難以預測性也使再生能源發電系統被稱為間歇性發電系統,在電力併入既有的電力系統及設備時,因發電量的改變而容易對既有的電力系統造成衝擊。以太陽能發電為例,當天氣晴朗日照增強時,電網會隨著產電量增加而增載,此時電廠須降載以避免停電危急。反之,日照減弱時,電廠端則須增載,頻繁的增降載即是再生能源系統不易營運的主因。過去在再生能源高佔比的國家中,也曾因其波動性而引發電力系統事故,如2004年1月18日西班牙大停電、2006年4月歐洲大停電等等。 精準預測、預先排程 使供電更順暢 使供電更順暢的關鍵,就是精準預測與能源設備的預先排程。在再生能源發電量減少時,勢必需要使用其他電力來源維持供電,而最常用的方式就是購買電力或啟動其他能源裝置。然而相較於歐洲等地,台灣的能源並不是那麼容易取得,因此在再生發電量減少的時候,最好的選擇便是即時啟動其他發電裝置,或是使用儲能系統中預先儲存的電力。若預測越精確,便越能儘早根據預測結果進行排程,即使再生能源發電量減少,也能馬上使用其他電力來源補上,供電系統才能更加順暢穩定。 100% 再生能源場域 確實掌握電力數據 想做到精準預測並不容易,其中的必要條件便是能確實掌握的電力數據,才能建立出適合該場域的電力系統,進一步達到再生能源發電量的日前及即時預測、監控及調度管理等。為此,許多國家也開始引進各式能源管理系統,如日本的太陽能系統整合商Smart Solar即導入太陽能管理系統,預測並管理發電狀況,增加太陽能供電系統的穩定性。而台灣目前也在各式不同場域進行電力實驗,例如農場、學校,透過太陽能、生質能等再生能源設備的交叉使用,並蒐集電力數據、結合蓄電池等儲能系統,打造 100% 使用再生能源的環境,為台灣未來能源應用建立第一線實驗場域。 在做到精準的預測及數據管理後,下一個階段便是能靈活運用、調度、管理電力,而這些都將與「智慧電網」及相關技術有密切的關聯。在下一篇文章中,我會繼續延續新能源市場的主題,繼電力需求、能源供給之後,從電力調度機制的角度談談未來電力市場的更多走向。 顏哲淵聯齊科技總經理

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鴨子曲線

淺談新能源市場現況(上):電力需求型態轉變的難題

▶每年加劇的尖離峰差距 在過去的文章,我對新能源的幾個重要標的,包含虛擬電廠、能源管理系統及電力輔助服務等,分享我的一些想法。而為了讓新能源世界的面貌更具體的被呈現,接下來我將會透過幾篇文章,搭配發生在各國的實際案例,分別從能源需求型態的轉變、再生能源供給挑戰乃至電力調整機制與對策這三大層面,帶給大家我對未來新能源市場運作趨勢的看法。 能源需求型態轉變導致的尖離峰用電差距 要了解未來新能源市場的運作趨勢,首先必須從「能源需求型態轉變」著手。根據美國能源部最新的國際能源展望報告表示,2018~2050年全球基礎能源的消費可望成長將近50%。然而,在總體能源需求增加的背後,尖離峰用電差距所導致愈發極端的鴨子曲線,是更值得關注且迫切的議題。 編按:鴨子曲線(duck curve)是在有使用可再生能源的商業發電中,一天中尖峰負載及可再生能源發電量之間的落差。若當地架設了許多太陽能發電設備,在日落後,其他發電方式需要的供電量會快速上昇,約在傍晚中間到達最高峰,因此電量落差對時間的圖會出現如鴨子般的輪廓。(維基百科) 以每年成長率近3成的電動車市場為例,下班後的返家時段可以預期是充電行為最為頻繁的區間,但在激增的電力需求下,電網的尖峰負荷風險也相對提高,可能導致的便是跳電危機。然而不只電動車,為了降低碳排而大量普及的全電化家電,甚至大幅提升的再生能源佔比,皆是鴨子曲線日益極端的主因。 綠能發展也將導致尖峰負荷升高。 再生能源向來被視為能取代燃煤、弭平用電缺口、成為未來主力的能源供給來源,但這句話只對了一半。以太陽能為例,在日照充足的時段,確實能降低電網負載,然而當日落人們返家後,激增的用電需求缺口,因為沒有持續的太陽能供給,僅能倚靠大量的尖載型發電臨時調整運轉排程才得以應付。而面對如此龐大的尖離峰需求差距,將使鴨子曲線中的肚子與脖子更加明顯,所造成的電力調度問題也就愈大,這對期望提高再生能源佔比的國家,包含台灣,都將會是嚴峻的考驗。 在尋找到電力調度的最佳解答前,綠能的需求顯然仍會日漸增高。包含全球IT產業龍頭蘋果(Apple)、Google 在內的大型企業,紛紛加入由氣候組織(Climate Group)與碳揭露計畫(CDP)共同成立的國際倡議行動RE100。在社會責任和未來發展項目帶動下,要求供應鏈100%採用綠電,無形中也促使了再生能源產業的蓬勃發展。綠能的發展和用電型態轉變已然勢在必行,但面對伴隨而來的尖離峰差距所衍生的風險,難道我們只能束手無策嗎?日本一家新能源公司的案例或許值得我們參考。 透過智慧電網融合P2P交易,舒緩鴨子曲線日前,日本東京電力旗下的新能源事業公司Trende透過P2P交易,搭配具備雙向供輸能力的智慧電網,化解了大量再生能源所造成尖離峰差距擴大的問題,也為未來的電力交易型態帶來全新的思考模式。要降低尖離峰差距,首要解決的就是電力調度及儲存兩大難題,而Trende試圖透過以下方式來解決。 1. 建立電力即時交易平台,活化區域能源調度 為讓再生能源能更有效率的被利用,Trende透過區塊鏈技術建立了P2P電力交易機制,讓區域內再生能源調度更具彈性。以前面提到的電動車和儲能設施為例,當上午出門上班後,此時家中生產的太陽能若在自家使用後仍有剩餘,則超額生產的太陽能則可儲存在家用充電樁或蓄電池,亦或透過 Trende 的電力即時交易平台,將多餘的電力轉賣給區域內有用電需求的用戶,如:商辦大樓、公用充電樁等,讓超額生產的再生能源,能最大化的被利用。 2. 善用儲能設施,降低中央電網用電需求 為舒緩下班後激增的用電需求所造成的尖離峰,如何活用儲能裝置將成為關鍵。除了家用的蓄電池能在尖峰用電時段取代中央電網的用電需求外,充電樁事實上也能扮演類似的角色。而當面臨大停電等緊急狀況時,甚至連電動車本身也能提供急用的電力需求,以電動車平均60 kWh的電池存量為例,台灣一般家戶每月用電約300度,在不考慮V2H (Vehicle to Home)轉換率的情況下,至少可供應一般家戶至少5天以上的電力供給。 相似的儲能裝置應用,都有效的解決了再生能源發電時段與用電尖峰時段不一致的問題。 回顧台灣,在政府2025年再生能源佔比將達20%的目標下,勢必加強太陽能、風力發電等再生能源產業的發展力道,然而在智慧電網尚未普及,無法因應大量再生能源併網,亦無法提供電力雙向調度的情況下,如何解決尖離峰用電差距所帶來的電網負荷,將是未來供電是否能長期穩定的一大關鍵。 下篇文章,我會延續本篇主題,從能源供給的角度,與大家一同思考台灣在新能源市場將會面臨的下個挑戰與契機。 顏哲淵聯齊科技總經理

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區域能源調度的救援投手:電力輔助服務

區域能源調度的救援投手:電力輔助服務

前篇「區域間能源調度的微血管—虛擬電廠扮演的核心角色」我們談到,面對再生能源占比提高、其電力供給的間歇性、隨機波動性,與未來電動車產業可能造成無法預期的電力消費突增,都有可能使區域電網電壓不穩定、系統頻率驟降,影響供電可靠度,因此自動需量反應成為管理電力需求的一大解方。 然而除了電力需求面的抑制管理外,當電力供給面不穩、機組臨時出狀況時,如何配置足夠的電力供給應對措施,使發電及負載得以維持平衡、確保系統穩定,也是「電力輔助服務」另外所需扮演的關鍵救援角色。 電力輔助服務 : 創造額外價值、與終端消費者互利雙贏 電力市場常見的輔助服務,分為下列兩種,也總稱為虛擬電廠。 1. 需求面管理 – 自動需量反應 ( Auto Demand Response) 隨著科技與基礎建設創新,電力輔助服務開始迭代進化,例如在前篇「區域間能源調度的微血管—虛擬電廠扮演的核心角色」的自動需量反應 (ADR) 便是一種服務形式。別於傳統需量反應,透過訊息通知,請求用戶降低電力用量。自動需量反應 (ADR) 是藉由 IOT gateway 根據電網即時用電資訊,自動抑制用電戶的電力用量。藉由控制大型耗電電器,如熱水器加熱時間、冷氣空調溫度等,可大幅降低尖峰時刻時的電力需求,且所需的反應時間遠遠快於傳統需量反應。 而實現即時自動需量反應,智慧電表建置成為未來不可或缺一環。現今台灣需量反應大多針對特高壓與高壓用戶,期望透過降低高壓用電戶尖峰用量,維持電網平衡。然而夏季尖峰用電時段其實半數以上的用電量是來自於低壓用戶,若智慧電表未來也佈建置廣大一般家戶,所提供的即時用電資訊,使自動需量反應的彈性以及可靠性更好。 2. 供給面管理 – 儲能能源調度 而儲能系統結合現今電動車產業發展,蓄電技術持續進化,未來亦有望成為電力市場輔助服務的電力供給來源。以日本為例,待 2030 年智慧電表等基礎建設佈建完成,電力有望不再是單項集中式輸配,而是可透過電網將電力回流的區域電網。當電力供給不穩時,只需家中電動車將電力回輸電網,六百台電動車可貢獻之總電力,約等同台中火力發電廠每小時發電量,對於電力公司也有更多彈性調度手段可以維護電網安全,而用戶端也可透過補助服務賺取額外的收入。 電力輔助服務的挑戰:價格評估、交易機制 由於區域能源交易尚需考慮能源間的轉換率與輸電耗損,在電力輔助調度時的評估衡量,需要建構在足夠數位化且即時的電網基礎上,以及區域與區域之間的交易媒合機制、可隨電力需求面與供給面即時調整的定價系統。能源交易也是區塊鍊技術瞄準的主力應用領域,處理分散式能源交易時,如何改善成本過高、速度太慢,以及避免大規模交易時可能面臨的問題,會是電力輔助服務發展的一大挑戰。

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