需求面主導電網發展與創新

王金墩*主筆

*台電綜合研究所負載管理研究室主任

　　分散式再生能源政策目標使電網的穩定面臨重大挑戰，因為再生能源併網的優先順序高於其他傳統火力發電，使得電力系統除面臨系統慣量降低，衍生頻率穩定的需求增加，另外也由於再生能源天生的預期與非預期不穩定特性，所需的輔助服務需求亦隨之增加。因此，由傳統發電端提供的負載頻率控制(Load Frequency Control )的容量與頻度增加，使得機組需同時提供系統電能與容量餘裕的即時反應能力，當電網線上傳統機組數量占比少或單機負載占比低時，同時發生系統穩定性與經濟效益低落等議題，這些因分散式再生能源衍生的問題，理應由分散式資源提供，但是這些資源來自用戶端，如何募集、定價、調度是未來重大挑戰，國內大部分專家學者根據國外電業自由化國家的經驗，都會指向電力交易市場，由電力交易平台根據市場供需來決定！

　　台灣電業自由化的步調是先走一步再看電力資源配置、電價與社會環境是否成熟，再走下一步，看似穩健但也使得需求面資源的募集、整合及運作充滿不確定性，許多新用戶端商業模式之投入與投資難以蓬勃發展。台電走過許多缺電與低備轉容量的歲月，也發展出各種需求面管理之技術與措施，包括各類用戶時間電價、各種計畫型負載管理方案、各類緊急型需量反應措施、需量競價及正要實施的輔助服務型需量反應方案等，這些方案之資源雖多元完整，但也產生相互競合，如何再結合新一代以虛擬電廠（virtual power plant, VPP)為核心，納入分散資源如純負載調整的需量反應能力、儲能電池、非躉售再生能源、緊急發電機及電動車等資源，以時間帶、反應時間、負電力能力（容量與能量）及誘因最大化等條件，進行資源組合，是現在開始亟需規劃進行的，以在未來電力交易市場成熟前準備好，但是因涉及法規與用戶參與議題，非電業之力可獨立進行，上位的政策導引是成功與否的關鍵！

　　筆者在109年1月15-16日代表台電於馬來西亞參加2020年東亞暨西太平洋地區電力事業協會(The Association of the Electricity Supply Industry of East Asia and the Western Pacific, AESIEAP)技術委員會，提出台灣在「智慧城市」主軸中各項智慧能源與智慧電網互聯運作簡報，引起廣大迴響與討論，其中在虛擬電廠（VPP)之規劃方向與執行現況，如圖1，就電力流/資訊流/金流之資源及利害關係者角度論述，同時說明台灣以技術面先行，開始建立各型能源管理系統(HEMS、BEMS、CEMS等)及OpenADR(VTN/VEN)相關技術，例如，率先設計建置台電綜研所樹林所區混合型CEMS (community energy management system)、標檢局與國貿局BEMS(building energy management system)及鳳山智慧綠社區之HEMS+CEMS (HEMS: home energy management system)等，並實際運作中，未來在法規及商業模式成熟時可整合與電業進行交易，提供以需求面為導向之電力調度資源。

圖1. 虛擬電廠(架構與交易)

　　另一項在需求面電力資源相關的議題是「電動車」，當政策方向明定後，將牽動運輸產業轉型挑戰、改變配電網結構與生態、系統電力供需平衡、區域電網穩定等，但在另一方面，亦提供在正確價格信號及調度導引下可搭配再生能源發電之運作，提供正面的助益，也促發用戶端新的商機，例如新的電能管理公司經營充電椿、充換電站、汰役電池、變流器/轉換器(Inverter/Converter)、用戶數據分析應用等，同時亦可與用戶群代表(Aggregator)產生競合提供尖離峰價差套利及整合需量反應與VPP連結等，其挑戰是配電網必須準備足夠的「電網充電動車(grid-to-vehicle, G2V)」容量（配電饋線及配電變壓器）及訂定G2V/V2G (vehicle-to-grid，電動車回充電網)的規則與時間電價（time-of-use, TOU)信號，導引系統與區域的再生能源、備轉容量及淨負載的調諧，如圖2所示。當電動車變成政策目標時，所要處理的各項利害關係者包括電力流、資訊流及金流均須逐一釐清解決，不管是挑戰還是商機！

                                                    圖2.電動車利害相關者