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虛擬電廠調度電力 穩定供電

根據國際能源署(IEA)資料顯示,全球碳排放有超過四成占比來自於電力,主因為燃燒化石能源造成大量二氧化碳排放至大氣中,造成大氣二氧化碳濃度過高,加劇溫室效應影響。同樣的,國內也有七成的排碳量是傳統電廠所造成的溫室氣體所致。因此,臺灣若想要順應國際趨勢,同時達到凈零碳排與供電穩定,這時候必須從電力的供給雙方著手,即善用所謂的「需量反應」機制,並應用國際間所慣用,非傳統電廠的「虛擬電廠」來做電力調度,才能在達成供電穩定的同時,又符合低碳管理的普世價值。

「需量反應」簡單來說,就是在尋求供給與需求端的平衡下,創造雙贏的做法;亦即當供電遇到挑戰時,透過獎勵措施讓用戶自主調整用電習慣,調整尖離峰的差距,臺灣若能充分運用需量反應機制,不僅有助於解決用電問題,更有機會催生出蓬勃的能源管理商機。在實務上,「需量反應」措施可更進一步提供用戶節能誘因,對供給方而言,當電力系統面對用電量攀升以及負載端多樣的需求時,就可預先告知需求方,鼓勵用戶可透過移轉電力使用時間獲得獎勵金,移轉越多優惠越多。

過去面對電力能源供需平衡,往往是讓需求端無限擴大、要求供給端滿足用電需求,但這個觀念要打破,能源供需應從供給及需求面兩端的有效管理著手。其實供電的過程非常不容易,往往電廠發一度電,到用電戶可能不到一度、因中間會有耗損;但用電戶省下一度電、就是扎扎實實的一度電,減少二氧化碳排放問題供需兩端都要盡責任,而「虛擬電廠」則把分散各地的電力資源,比如企業、工廠、住家的可調節負載、太陽能、風力、儲能設備、備援發電機等聚合起來,變成可靠的電力供應來源,就像一個可受控制的電廠,之後再對照用電戶的需求,以「需量反應」機制來進行電力調度的一項新興電力技術。

「需量反應」是「虛擬電廠」在進行電力調度時的重要元素,在用電遇到挑戰時,虛擬電廠可以透過即時的需求反應進行電力調度,是調整尖峰用電的最佳救火隊。

虛擬電廠的「虛擬」二字,主要是用來形容這項技術使用到網路及雲端的科技,但是實際的發電效果以及對電力的挹注,與傳統發電廠一樣,且擁有很高的可控制性,需要發電時就可發電,必須降載時也可降載。此外,這套系統有清楚的「儀表板」,讓過去看不見摸不著的電力,轉變為可視數據,用戶得以即時監控。

針對電力調度的需求,工研院近來就打造「整合多元資源的虛擬電廠」(Virtual Power Plant;VPP)驗證平台,利用網路通訊技術,將分散在各處的太陽光電、大樓的負載用電等電力資源整合起來,再依據需求進行資源的調配,不僅可維持電網穩定,還能為參與虛擬電廠的供電用戶創造回饋。該系統目前已陸續應用在各式場域,並擴散到校園進行能源教育的扎根工作,位於新竹市科學園區旁的光武國中,也是工研院場域示範案例之一。

2021年起,光武國中正式導入整合多元資源的「虛擬電廠」(VPP)驗證平台,搭配智慧冷氣與太陽能光電系統的建置,全校所有與電力相關的資訊都會透過虛擬電廠進行統整,校方隨時能透過系統的顯示面板,即時掌握用電與發電的情況。當電力系統發生緊急狀況時,虛擬電廠也可接收台電的通知,對校內的智慧冷氣進行操作調控,以降低供電負擔,協助整體電網維持穩定運轉,並透過學校的機制。

在2050淨 零碳排的情境下,節能減碳將成為普世價值,如何以新興技術達成供電穩定與低碳已是當務之急,如何要讓有限的電力資源使用最佳化,落實需求面管理與整合分散式能源發展虛擬電廠等都是協助我國達到凈零碳排,帶動臺灣電力永續發展的作法。
(文/工業技術與資訊整理)

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