能源轉型-電業改革與能源互聯網

洪紹平*主筆

*台電公司綜合研究所前所長

一、引言

在電氣化轉型、氣候變遷轉型和數位轉型三大趨動力下，驅動了能源的轉型，朝向分散化、去碳化與智慧化的發展方向。廣義的能源轉型，以智慧電網為核心，一方面，供給面聯結在地化的能資源網，包括冷熱網、氣網、交通網、水網、循環經濟網和未來的氫能網等；另一方面，需求面聯結互聯網、物聯網和雲端等社會網路，型塑成一個適應性的智慧網路平台，並有效的聯結上層的電力經濟支持系統，與下層的電力技術支持系統，即時即地即境適應性組合發輸配用電、創能節能儲能等電力資源，據以提供一個適應性的隨選能源服務。對臺灣而言，不祇涉及電源結構50-30-20的能源轉型，更擴及電網結構、能資源網結構、用戶結構、產業結構與社會結構的轉型，經由智慧低碳電力能源供應體系的建構，在兼顧供電穩定、電業改革與能源轉型三大目標下，從而朝向一個永續發展的經濟社會。以下擬彙整世界攸關電業改革與能源轉型的其中三本報告，初步綜整電業改革與能源互聯網的規劃方向指引，作為能源轉型的推動參考。

二、美國麻省理工學院(MIT)能源轉型下之制度設計綱要報告

該報告提出建立有效價格體系、排除障礙及創造分散型能源價值三大發展方向。首先，在價格體系方面，涵蓋：

1.建立一個可以適時反應功能、時間和空間情境下所衍生成本的一個
   系統化價格體系；

2.此一價格體系能確保無差別的維持技術中立性；

3.隨時隨地隨境隨選善用智慧電表(AMI)功能；

4.在考量屬性與管制情境下，定位一個有效精細度的價格；

5.在最少扭曲下，蒐集考量其中所衍生的政策與管制成本；

6.確保將時間的差異化影響納入電力能源價格；

7.推動前瞻性同時尖峰電網容量費用與同時缺電成本發電容量費用(即
   節點電價--locational marginal price, LMP)；

8.逐步增加具經濟訊號的區域節點精細度；

9.即時偵測電壓問題反應於價格，並促使分散型電源(distributed
   energy resource, DER)來有效解決；

10.探索能反應分散式議題於價格體系中的方法論。

其次，在排除障礙方面，包括：

1.配電誘因管制(Revenue = Incentives + Innovation + Outputs,
   RIIO)：
  (1)推行配電公用事業效率性成本誘因制度
  (2)引進利益共享機制，提供管制合約手冊
  (3)平衡容量與能量的效率性誘因制度
  (4)實施管理具不確定性公用事業報酬的標準，並降低資訊不對稱
  (5)建立以產出為基礎的誘因制度，以逹成明確管制目標
  (6)建立明確誘因制度，以達成長期創新
  (7)主動列出現行與潛在的資安課題。

2. 建立有效電業結構：
  (1)建立配電營運商(distribution system operator, DSO)與相關利
      害關係人間的獨立性，以利執行競爭市場業務

  (2)法律與功能獨立並提供一個具備監督管制與透明機制的服務體 
      系
  (3)審慎審查與推動管理電力部門資料的最佳方法

3.改善批發市場設計：

  (1)擴大價格訊號到日內市場

  (2)經由多採用更集中與序列間斷的市場機制，強化市場流動性與透
      明度

  (3)適應性採用涵蓋操作限制與新資源的拍賣競價規則

  (4)聯結備轉容量與能量市場以及新的彈性需求與能力

  (5)促使所有電力資源參與長期容量市場、

  (6)清潔科技支持架構應設計降低扭曲價格訊號。

最後，在創造分散型能源價值方面，重點在：

1.聚焦在分散型電源(DER)所提供服務的整體區域價值而非特定資源
   的價值；

2.政策誘因與費率設計應正確反應DER所提供服務邊際價值的變動；

3.不要忽略可能阻礙現有資源創造更大彈性價值的可能性；

4.規模經濟仍然重要，且應避免產生分散能源的機會成本。

三、國際再生能源署（International Renewable Energy Agency,
       IRENA）能源轉型市場設計報告

該報告提出重新建構批發市場誘發彈性價值，以及加速智慧分散能源暨促進主動式電網二大發展方向。

在批發市場方面，涵蓋：

1.採行短期市場：縮短交易時間，朝向即時與增進時間精度、藉由區
   域(Zonal)或節點(Nodal)電價增進空間精度、改造批發市場競標格
   式納入供需細節、調適現有價格/市場結算規則、強化能源與備轉市
   場的聯結；

2.採行平衡市場：重新定義平衡市場產品、促進再生能源對電網穩定
   性的貢獻、避免雙平衡訂價；

3.誘導長期投資：建構再生能源融入發電適合性機制、容量機制(並非
   取代報酬支援機制)、經濟支援需與市場相容。

在加速智慧分散能源與主動電網方面，包括：

1.採行智慧配電系統：重新思考分散型能源規劃、揭露電網資訊、獎
   勵配電主動電網管理、促進發配用更先進合約、推動智慧電網；

2.促進長期效率：區分配電與能量、重新思考配電報酬、依績效評估
   配電營運商(DSO)調度、誘因涵蓋容量資本支出與能量營運費用成
   本、成本評估方法宜依賴預測資料與對投資計畫的判斷；

3.改進費率與電表：反應成本費率、推動裝置智慧電表;結合電力與電
   信管制；

4.鼓勵配電公司新角色：容許分散型能源參與上游批發市場、智慧電
   表資料透明與無歧視可獲性、保護用戶隱私、善用配電資源彈性；

5.建置公共充電站、分散儲能。

四、美國電力研究院(EPRI )能源互聯網規劃十大方向白皮書
        該白皮書在考量：

1.技術發展趨勢：再生能源與燃氣取代燃煤、電氣化、分散型能源與
   智慧自動化；

2.系統衝擊：變動性與不確定性、變流器、燃氣系統互動、新電力資
   源特性、負載不確定性、輸配電互動、雙向電力流、替代集中型發
   電；

3.規劃需求：負載預測模型、新電力資源模型、機率模式、操作可靠
   度、非電力系統互動、輸配電系統互動等三個面向後，提出朝向未
   來能源互聯網規劃的十大方向：

1.建構模擬改變下的電力系統：
  (1)考量操作細節朝向調度觀點規劃；

  (2)考量時空精細模型規劃；

  (3)整合發輸配網路式規劃；

  (4)擴大規劃邊界至能源互聯網，涵蓋冷熱網、氣網、水網、交通網
      循環經濟網和氫能網；

  (5)管理不確定性與風險；

2.整合精進預測：
  (6)精進負載預測與再生能源預測；

  (7)用戶産銷者行為預測；

3.擴展規劃目標：
  (8)考量新的規劃方式(目標式與限制式)；
  (9)整合電力批發市場；
  (10)擴大相關利害關係人參與。