綠能前瞻永續台灣

依「技術成熟、成本效益、均衡發展、帶動產業、電價可接受」原則,達成再生能源目標

:::
:::

科技新知

創新型智慧能源產業趨勢:虛擬電廠

  • 發佈日期:2022/9/15
  • 資料來源:聯合新聞網
  • 點閱次數:1283次
2022-09-15 08:35 聯合新聞網/北美智權報

(圖片來源:Pixabay)

【吳碧娥╱北美智權報 編輯部】
電力市場正在變革,創新型智慧能源系統未來將主導電力市場的發展。虛擬電廠(Virtual Power Plant;簡稱VPP)有別於傳統集中型電力系統及分散式電力單元,可望成為電力市場營運的新模式之一,除了德國、日本正在發展商用的虛擬電廠,台灣電力市場同樣也在轉型,經濟部規劃2025年將建置1.5GW儲能系統,業者認為台灣也有發展虛擬電廠的條件。

國際電力市場三項主流趨勢

全球的能源系統正在轉變,世界經濟論壇(WEF)強調未來電力系統的新趨勢為:低碳化(Decarbonization)、數位化(Digitalization)及去中心化(Decentralization)。

(一)低碳化:分散的再生能源不斷加入電網,國際能源署(IEA)認為,再生能源占比由 2020年29%增加到2050年的70%,其中太陽能(PV) 與風力將占整體電力供給的一半;

(二)數位化:數位化技術將使能源系統更加連通、智慧、高效、可靠及永續,能源數位化開展出豐富多元的電力商用模式,在數位化數據、分析及連通性間,隨著分析和計算能力的進步,能以更快的數據傳輸,提供更好的連接性,數位化在能源領域的應用更廣;

(三)去中心化:依全球淨零排放的能源路徑,能源系統要全面轉型,電力是能源系統的核心,電力的生產及使用行為的改變,商業行為與商業模式都將有別於過往。

大同智能董事長葉惠青出席「台灣能源淨零轉型研討會」時指出,國際能源數位化發展快速,依據IEA 2019年所發布的能源效率與數位(Energy Efficiency and Digitalisation)報告,世界能源系統正在經歷巨大的變革,集中和分散的再生能源不斷加入電網,能源消費的電氣化正在增加,而同時消費及生產能源的用戶的「能源產消者」正在出現。自2014年以來,全球對數位化電力設施及軟體的投資,以每年20%以上的速度成長。能源數位化可提供有效的解決方案,還能減少全球約20%碳排。

能源產業邁入創新智慧時代

在能源系統導入AI及數位技術後,開啟出更豐富多元的運用模式,滿足供需雙方的需求,尤其在各國逐漸導入電力市場自由化,及大量再生能源進入電力市場後,能源數位化發展出更多不同的商業模式。

葉惠青指出,目前主要國家電力市場已漸演化成「創新型智慧能源產業」,也就是結合能源、數位化技術和不一樣的商業運用模式,就是能源產業的新形態。主要國家能源轉型的路徑,是將過去集中式的發電系統調整成低碳分散式再生能源,並導入儲能系統的運用,隨著能源數位化技術及AI的快速發展,能源產業已演化成「創新型智慧能源產業」。展望國際上的能源公司,將朝技術密集型的需量反應(DR)、資金密集型的儲能電廠建置,或是混合型的微電網建置管理這三個方向發展應用,且大者恆大的趨勢明顯,未來台電或中油公司都有可能在台灣碰上國際競爭對手。

國際上推動能源轉型及數位化的現況,主要都圍繞著因應2050年碳淨零排放目標,各國在能源轉型的策略上,是將過去集中式的發電方式,藉由再生能源或低碳分散式能源與儲能技術,結合能源資通訊網路的發展及人工智慧數據分析等,達成政策所需要的目標,進一步將能源產業推進至創新智慧能源產業時代。而虛擬電廠的市場功能,就是將電源導入集中市場與零售市場,提供電力調度並進行電力交易,德國即是以虛擬電廠作為電力轉型的主體。

圖一、主要國家電力轉型商業模式 (資料來源:2022/8/25,「台灣能源淨零轉型研討會」,葉惠青簡報資料) 德國VPP商業案例:Next Kraftwerke

先來看看德國虛擬電廠的例子。總部位於德國科隆的Next Kraftwerke,成立於2009 年,2021年8月被荷蘭皇家殼牌石油公司(Royal Dutch Shell Plc)收購,可運用母公司集團資金擴展業務。Next Kraftwerke主要商業模式為整合再生能源、汽電共生、電動車充電樁、儲能系統等分散式電源,同時聚合用戶群,提供最佳電力供需調度,平衡傳統市電尖峰負荷,並提供建置營運虛擬電廠的相關服務。

葉惠青指出,Next Kraftwerke有三大核心競爭力:首先是核心的雲端能源控制平台進行調度與管理,其次是計算用電、電價與分析的軟體非常重要;最後是硬體方面,透過Next box(遠程控制單元)把分散的電力生產者和消費者連接到VPP控制系統,並發送資料到中央控制系統,由中央控制系統進行有效的調控與交易。截至2021年,Next Kraftwerke整合了超過1萬個分散式的再生能源,可提供電量達到9.8GW,市場版圖涵蓋德國、奧地利、法國、荷蘭、比利時、波蘭、義大利以及日本等8個國家。

圖二、德國Next Kraftwerke的VPP架構 (圖片來源:Next Kraftwerke) 日本VPP商業案例:Toshiba Energy Systems & Solution Corporation

Toshiba Energy Systems & Solution Corporation(ESS)為日本東芝集團旗下電力事業之子公司,成立於2017年,主要業務範圍包含傳統發電廠、再生能源發電廠、輸配電基礎設施、儲能及能源管理等業務。ESS公司能源管理的目標是為電力設施建立可視化系統,以有效了解其電力使用狀況,並導入雲端大數據分析,預知各個配電端電力使用狀況,作為尖離峰發電調配之用,以節省電力成本。Toshiba 在2020年進一步成立「虛擬電廠託管服務」(Toshiba VPP as a service),服務對象包括再生能源電廠及地方型電力公司,於客戶端建置虛擬電網所需之儲能電池、輸配電及遠端能源管理軟硬體,提供能源使用預估分析及輸配電服務;虛擬電廠系統另可擴充為聚合需量反應分析服務。

圖三、日本東芝ESS 的VPP架構 (圖片來源: Toshiba Energy) 台灣的電力市場轉型

葉惠青強調,虛擬電廠在各國的發展條件和應用模式都不一樣,回頭看台灣,電力市場的轉型趨勢逐漸到位,2025年至少建置1.5GW儲能系統,開始有條件發展虛擬電廠。從市場地位來看,虛擬電廠可以和台電等集中型中央電廠互通電力,也可以協助服務或維持電網穩定;對於小型分散化的發電設備與能源用戶而言,虛擬電廠可以整合中低壓用戶電力資源、協助大型企業進行負載管理,也可以協助小型分散化廠商及用戶進入市場交易,使電力產銷者(prosumer)更具彈性。

虛擬電廠基本架構是將再生能源(RE)、需量反應及其他電源整合,以集中控制與調度方式進入能源公司運作排程,利用數位化技術及設備,安排最佳運轉模式,在市場接受電力調度,提供輔助服務或參與電力市場交易。虛擬電廠也可在工業區、科學園區或社區內實施。

葉惠青也提到,大同集團正在規劃虛擬電廠架構,建構區域智慧能源系統,搭配台灣智慧電網的逐漸發展,從個別能源用戶到區域能管體系的整合運用,並投入能源系統淨零排放的碳權平台。大同集團將市場角色設定在綠電開發及營運商,主要業務商業模式為發售電整合、提供電力與輔助服務、擔任充電站營運商。

葉惠青認為,電力市場正在變革,創新型智慧能源系統將主導電力市場的發展。虛擬電廠有別於傳統集中型電力系統及分散式電力單元,可望成為電力市場營運的新模式之一,將有助於能源公司創造更大的利益、提供用戶更多元的選擇,並降低溫室氣體的排放。
回到上頁

Copyright © 工業技術研究院綠能與環境研究所 製作︱經濟部能源署 指導

Copyright © Industrial Technology Research Institute.

地址:10595臺北市松山區南京東路三段248號2樓︱電話:(02)8772-0089

網站開放資料宣告隱私權保護政策資訊安全宣告

網站更新日期:2024/7/17︱ 瀏覽人次:19,333,850

通過AA無障礙網頁檢測 我的E政府

本網站為響應式網頁設計(RWD),建議使用 IE9.0 以上 / Firefox / Chrome 瀏覽器