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淺談新能源市場現況(上):電力需求型態轉變的難題

  • 顏哲淵

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。

NextDrive 聯齊科技創辦人兼執行長,產品榮獲日本 ET/IoT Technology 大賞特別獎與 Good Design 產品設計獎。曾任 Ninecom 創辦人兼執行長、美商 Fresco Logic 台灣區總經理,亦為 DIGITIMES 專欄作者,專注於能源管理服務與分散式能源議題,期望透過物聯網、雲端和大數據,創造每度電都被善加利用的智慧生活。