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日前輔助市場上線 應整合多元能源調度手段

能源多元調度手段並行,如同百寶袋一般對症下藥,才能打造具備能源韌性的電網調度機制。顏哲淵提供

結束疲勞的一天回到家中,換上家居服,打開電視、空調、風扇,慵懶躺在沙發享受從冰箱拿出的冰涼啤酒,這可能是許多人都很熟悉的場景,插頭一插就有電是台灣人民習以為常的方便。台灣在世界銀行2020年經商競爭報告中,電力取得項目世界第九名,電價卻是世界第四低,僅高於墨西哥、中國及馬來西亞,可說是CP值非常高,又穩又便宜。

然而穩定又價廉的電力背後,將面臨一連串結構脆弱問題。從發電端來看,核電廠退役、大潭天然氣發電廠延期,未來2~3年台灣發電端將缺少近6%備用容量率。除此之外氣候變遷帶來的極端氣候,也讓需求端預測更加困難。513停電時,氣溫異常飆升,實際用電需求約超過預測值170萬瓩,無疑讓原就捉襟見肘的備用容量更加緊繃。

日前輔助服務市場身負重任 但尚未成熟

目前日前輔助市場可交易的商品分調頻、即時、補充備轉[註1]3類。這些機制簡單來說,就是當發電端或需求端突然有大變動時,可緊急救援電網平衡的王牌投手。而儲能系統、需量反應、發電機組及自用發電設備,則是不同投手所擅長使用的球種。

其中發電機組與自用發電設備擁有者,多抱持觀望態度。已簽訂再生能源購電協議(Power Purchase Agreement;PPA)的民營傳統電廠與台電簽約收購價已包含輔助服務費用,因此除非具備高獲利機會,才會擴大機組與儲能參與。而自發用電則多屬於大型工廠,除消防法規規定之發電機外,一般亦會準備大型發電機組,較具備參與電力交易潛力,但積極參與者數量不多。因此以短期來看,輔助服務市場主要手段還是以儲能系統與需量反應為大宗,卻也各自面臨挑戰。

1、儲能系統:電池與饋線[註2]到位需天時地利

儲能系統是參與日前輔助服務市場上的主流選擇,然而關鍵資源如鋰電池目前供不應求。隨著2050年碳中和目標逼近,各國再生能源佔比提升與2030車輛全面電動化政策,鋰電池恐怕會持續短缺。另外欲參與輔助服務業者,除了要搶下電池外,場域是否具備足夠饋線也是一大問題。因此參與門檻較高,若短期間要提升參與容量,還尚須克服電網及配電空間等諸多要件。

2、需量反應:電動車搭配能源管理具高度潛力

台電估算,若全台汽車都換成電動車,將多使用全台發電量9%,這對面臨備轉容量緊繃的台灣來說,將形成另一個挑戰。因此針對需求面管理,電動車是否能與能源管理系統整合,將決定電動車會是吃電怪獸還是調度幫手。

以日本為例,日本已宣示要在2030年全面電動車化,其中東京都的《Zero Emission Vehicle普及計畫》預計於2025年於東京裝設5,000座公共充電樁,以解決電車里程焦慮問題。另透過ECHONET Lite通訊標準與HEMS家庭能源管理系統串接,讓電動車車主在家中充電可根據時間電價,選擇充電時段避開尖峰時段。搭配Vehicle to Home(V2H)設備,車主也可在尖峰用電時段參與需量反應,以電動車電力反向提供家中用電,達到降低負載目標。

然而台灣在智慧家電、充電樁連網與Vehicle to Grid(V2G)、V2H等需量反應應用場景,都尚未有標準、或是尚未成熟。電動車將是未來的用電大戶,政府在通訊協定、充電樁連網、充電介面都要儘早整合,才有望將電動車從吃電怪獸,變成調度資源。

輔助市場非九陽神功 無法一招打遍無敵手

在能源轉型的關鍵時刻,輔助服務市場是發展再生能源的重要配套。在能源脫碳化、交通載具電動化、氣候極端化等世界趨勢,未來電力調度充滿變數。輔助市場若僅依靠單一手段,恐怕難以應付各式用電情境。反而應發展多元調度手段並行,如同百寶袋一般對症下藥。因此除了增加備轉容量,提升電網基礎設施外,整合電動車充電、儲能、智慧家電、與家庭能源管理系統也須同步進行,才能打造具備能源韌性的電網調度機制。

註1:「調頻備轉」需修正系統頻率偏差,其反應時間最短,介於1~10秒,但持續時間的要求也較短。「補充備轉」則是因應負載突增時,在接獲調度指令後於30分鐘內內增加之備轉容量。「即時備轉」的特性則介於兩者之間。

註2:饋線:從變電所降壓至22kV、11kV以下的配電線路。

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。