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虛擬電網如何變身群眾外包太陽能園區?

升級現有電網以整合住家與辦公場所太陽能系統、電動車電池成為虛擬電廠,可支援大型太陽能園區發揮協作綜效,未來石化能源總有枯竭之時且可望於2050年完全減少溫室氣體排放,因此各式太陽能系統的組合都可能派上用場,以確保尖峰用電、天候惡劣時的持續供電。

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太陽能發電效率與成本日益優化,虛擬電廠可跟大型太陽能園區互補。法新社

根據The Verge報導,互聯的太陽能系統在全球方興未艾,例如美國加州與猶他州的公寓大樓社區、南澳的公共住宅等。虛擬電廠採跨大區域分散式發電,比傳統電廠與大型太陽園區更不受區域性災害影響,可取代以石化燃料發電的污染電廠、提升電網適應力以因應龍捲風與野火等氣候變遷造災難。

虛擬電網就像群眾外包(crowdsourcing)的太陽能園區,住家或辦公室屋頂部署太陽能板即可成為社區太陽能發電的基本單元,整合這些發電資源可將社區轉變為虛擬電廠有助於以再生能源為社區供電主力,而運用電池儲存過剩電力未來可作為備援或回賣給電力公司,為降低災害導致的停電風險與因應氣候災難的利器。

太陽能發電效率與成本日益優化,大型園區也越來越受歡迎,2018年設立於美國紐約長島的Shoreham太陽能園區由公用事業公司Duke Energy營運,部署125,000片太陽能板、供應25MW(megawatt)電力,約可為6,000個家庭供電,紐約希望到2025年時太陽能發電可達6,000 MW。

同時發電並由高壓電線輸出至電網的大型集中式太陽能園區,為目前美國大多數電網的運作方式,由數個大型電廠為大多數用戶供電,但2019年的一些停電事件顯示這並非因應極端氣候、降低停電風險最具彈性的發電與供電方式,搭配新式網路連結的分散式小型太陽能發電單元是可行的解方。

將閒置空間轉變成發電場所的成本與難度持續降低,2019年太陽能板價格從1980年的30美元/瓦大幅降至低於0.3美元/瓦。但目前家戶建置太陽能系統成本約2.5萬~3萬美元,政策制定者與公用事業公司須祭出足夠的現金誘因與補貼。此外現有電網基礎設施也要升級以支援再生能源與雙向電力輸送。

儲能電池安裝數量持續增加會帶來解決難題的新機會,例如整合運用社區中家戶的儲能電池,讓電力公司收購調度使用過剩電力即可構成虛擬電廠,為停電、缺電的社區供電,或是彌補尖峰用電時段不足的電力,而無需建置新發電機組或甚至可讓高耗能、污染的機組提早除役。

大型暴風雨或其他問題仍會貸給老化電網難解的破壞,2020年夏季北卡羅萊納州的能源供應商宣布計畫建立電力輸出達20 MW的虛擬電廠,將整合6,000個家庭與公司的太陽能儲能系統,跟Shoreham太陽能園區目前的發電量相去不遠,用電戶也無需跟個別的太陽能電力供應者打交道。

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