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區域間能源調度的微血管—虛擬電廠扮演的核心角色
 

虛擬電廠在過去無法有實際落地的應用,主因在於通信技術與基礎設施的限制,但近年在日本已有重大突破。日本經濟產業省資源能源廳

延續上篇文章談到的區域型能源系統(Community Energy Management System;CEMS),本篇將帶大家探討達成CEMS的重要因子—虛擬電廠(Virtual Power Plant)。

 

虛擬電廠一詞最早可追朔到1997年Shimon Awerbuch博士在其著作《虛擬公共設施:新興產業的描述、技術及競爭力》一書,其指出所謂的虛擬公共設施是指獨立且以市場為驅動的實體之間的一種靈活協作。

過往傳統集中式發電系統,好比大動脈般,將電力由電廠一次運輸至用電所需區域,由於無法及時調整,且需提前一日就決定電量,造成電力調度上有許多困難之處。

 

虛擬電廠(Virtual Power Plant)

虛擬電廠並不會改變現行電力輸配的方式,而是透過需量反應技術(Demand Respond;DR)、IoT物聯網裝置與AI數據分析,調度各區域儲能系統、電動車等不同類型的分散式能源(distributed energy resource;DER),為區域間提供最適配的用電模式,有如能源調度的微血管,讓區域與區域之間可以靈活且即時的互相調配、運輸電力,以達成用電最具效率化及降低電網於用電尖峰的負荷。

 

面對未來電動車產業發展與再生能源占比逐漸提高,如何因應無法預期的電力消費突增或再生電力供給的顯著間歇性和強隨機波動性,成為虛擬電廠的絕佳應用場景。

而之所以虛擬電廠在過去十年無法有實際落地的應用,主因還是在於通信技術與基礎設施(儲能系統)的限制。然而,這些因素近年在日本已有重大突破。

 

先以儲能系統來說,因日本在2019年FIT太陽能固定收購價格到期,總數超過兩百萬的太陽能家戶,紛紛考慮轉往購買蓄電池,以儲存太陽能發出的電力;而在通信技術上,智慧電表與家庭能源管理系統(Home Energy Management System;HEMS)的部署已日趨完備,特別是具備買電與賣電計量功能的智慧電表安裝數已逾四千萬,至於負責調度電力的自動需量反應(Auto Demand Respond;ADR)技術,則是目前各大廠商競逐的重點。

 

自動需量反應(Auto Demand Respond;ADR)

去年我們與早稻田大學國際標準實證中心測試了自主開發的自動需量反應(ADR)技術。透過家庭能源管理系統HEMS (Home Energy Management System)與ADR,可經由雲端的指令,自動抑制用電戶的電力支出,藉此舒緩尖峰用電時電廠的備載容量壓力,並讓加入需量反應計畫的用戶,能得到電費的減免或賺取額外的收益,將環保與經濟利益結合。

 

除此之外,日本最大電力公司東京電力(TEPCO)及日本電子零組件大廠京瓷(Kyocera)也都在今年展開了大規模的驗證計畫。日前,東電已在關東地區14個工廠,以再生能源、蓄電池及緊急發電機等系統,進行電力調度的實驗。而京瓷則是於橫濱中山事業,以P2P的交易平台,驗證將區域內太陽能發電設備的電力,有效分配到各用戶間的可行性。

在日本,相似的虛擬電廠實驗案在近年愈發頻繁,主因乃是達成虛擬電廠的基本要件逐漸成熟。自2011年的311福島核災後,太陽能設施的普及率急速上升,而蓄電池等儲能設備,也因為北海道大地震造成的斷電危機,有了顯著的增長。種種跡象皆顯示,實踐虛擬電廠所需的創能、儲能設備已日趨完備,而大量能源所產生的節能及電力調配服務,更讓相關業者嗅到了全新的商業模式。

走過天災和人為的重創,日本對於能源供需的危機意識,始終領先全亞洲,並率先成為了亞洲第一個電力自由化的國家。可以預見,在不久的未來虛擬電廠應用將在日本落地,屆時其衍生的全新的電力交易模式,將可望為市場帶來總值破兆的「電商機」!

顏哲淵
聯齊科技總經理
 
 
 
2019/07/03