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活用EV 日研發最佳化太陽能投標管理技術

日本提出再生能源調度最佳化的EV應用制度與技術服務研究。圖為太陽能充電的電動腳踏車站,與電動車一樣,可提供再生能源電力調度。法新社

太陽能發電與風力發電受限於自然條件,電力供應不穩定,若沒有容量夠大反應夠快的儲電設備,則可能被迫放棄部分電力、甚至形成破壞電網的隱憂;現在汽車業開始推廣的電動車,則可以當成現成的大容量儲電系統應用。但綠電發電量高的時候車輛不見得能停下來蓄電,如何管理以兼顧電網與運輸效率,是個課題。

因此,日本政府的JST (科學技術振興機構),聯合早稻田大學(Waseda University)與東京大學(University of Tokyo),提出利用競標制吸引電動車與家用太陽能發電系統用戶的管理機制,以及必要的軟體控制技術,根據模擬,可望讓被迫放棄掉的電力減少45.1%,降低用戶電費負擔20.1%。

引進電動車配合太陽能的蓄電,在電網控制技術上已經實驗成功,但用在社會中就有個問題,一般消費用戶在使用電動車時,電動車就無法接在電網上。無法如同公家機關或企業可以透過簽約方式,要求同時至少有多少比例電動車用以蓄電,以及調整太陽能發電系統供應電力。

一般消費者只會有1輛車,而且隨時可能會用車,電網控制單位難掌握;而JST估計,日本一般人的汽車有95%時間是停在停車場不動,太陽能發電系統能發電的白天,有50%以上的電動車可以用來儲電,卻因不確定消費者是否要用車而不能用在電網調控上,實屬浪費。

JST提出的方法,是藉由大數據(bigdata)與氣象預報預先確認未來電力供需與缺口,然後提出相關時段的供電或蓄電競標案,讓消費者決定是否投標;而為鼓勵消費者投標,將採用第二價格投標(Second Price Auction)制度,最低價得標,但支付得標者的報酬是第二低價的投標價,讓得標者能有高於預期的收穫,鼓勵投標。

在技術上,JST的作法除了電網調控與標案管理的人工智慧(AI)系統外,還有針對家有太陽能發電系統與電動車用戶的費率最佳化計算,讓用戶能評估何時發電、何時蓄電、何時用自己蓄的電,對自己的利益最大,浪費電力量與限制行動能力的時數最少。

JST表示,他們提出的新制度與控制軟體,有3個優點:1,由消費者自行決定最佳發電用電調配,獲取最大利益與最小電力浪費;2,確保個人加入再生能源事業與電動車使用的自主性,不用被特定廠商綁死;3,確保公平性。

目前日本太陽能發電系統兼電動車用戶的問題之一,在夜間不能發電時,要同時買電自用與替電動車充電,日間售電若碰到無預期強迫放棄電力,就是電費與電力雙重損失;JST的提案,一如研究團隊的模擬,能大幅降低電力浪費與額外購電成本,在固定價格購電制取消後,是很有價值的服務。

相關研究成果發表在美國IEEE(電機電子工程師學會)的期刊,2019年7月23日的IEEE Transactions on Sustainable Energy網路版。

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