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淺談新能源市場現況(中):再生能源供給的挑戰

  • 顏哲淵

電力的供給量及穩定度,是再生能源發展最重要的課題。Unsplash

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。

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。