淺談輔助服務及儲能系統應用

陳韋誠＊主筆

*加雲聯網股份有限公司 專案特助

一、前言

　　台灣在諸多再生能源型態中，太陽光電及風力發電是目前主要發展項目，台電電力交易平台也已於110年7月1日上線運作，正式宣告政府積極發展能源轉型的決心，而相關領域廠商如太陽能發電、風力發電及儲能業者也已準備就緒，想將這一個既符合環保永續理念又商機無限的規劃藍圖付諸實行。

二、台電電力交易市場-電業自由化里程碑

　　當大量再生能源產生的電能併網後會使得系統慣量(inertia)減少，電力調度就會是台電首當其衝最需要克服的問題，因此在台電的帶領下，透過產、官、學等各界專家合作，「輔助服務」因此誕生，透過不同的電源型態及調度模式來提高電力系統的可靠度及穩定度，讓電網波動平滑化，大幅降低再生能源併網對系統所造成的衝擊，其衍生出的商業模式，也成為企業規劃投資的重要項目之一，更同時讓台灣的電業往自由化邁進一大步。

三、儲能在電力交易市場中扮演的角色

　　台電成立電力交易平台，其中一項資源型態-儲能系統，具有快速充放電特性，可以被靈活應用於電網各種調度情境中，也成為使再生能源電力平滑化來減少對電網之衝擊以及用電大戶作為投資建置的選項之，並以各種商業模式達到效益最大化之利器。

　　儲能系統不僅可以讓再生能源併網時減少衝擊、尖離峰移轉之外，其快速反應的特性更可以應用在調頻服務，讓系統隨著電網頻率的不同，進行適當的充放電來穩定電網頻率。整體而言，儲能在能源轉型時代下扮演著至關重要的角色。

　　目前國際上已有業者整合資控、電控和軟硬體，並以「虛擬電廠(VPP)」的概念打造出全面性的解決方案，將小型風力發電廠、太陽能發電廠、小型水力發電廠、儲能系統、自用發電設備等各類型的分散式電源整合，以提高電網可靠度，在短時間內提供尖峰負載電力或跟隨負載發電。使用虛擬電廠整合分散式電源和儲能系統以提供電力系統調頻、即時備轉、補充備轉等輔助服務，以維持或提升電網穩定性，目前已成為國際發展趨勢。透過主動調整儲能系統充放電動作調節電力系統頻率，可幫助維持電力系統因負載波動造成之頻率飄移，適合作為再生能源高占比下欲穩定電力系統之因應方案，能提供更高的效率和更大的靈活性，使電力系統在負載大幅或異常變動情況下作出即時且適量的反應。

　　基本上，虛擬電廠業者是利用資通訊科技(ICT)和物聯網技術(IoT)整合分散式電源，其服務內容可涵括土建工程、主重電設備、外線工程、機電工程、系統建置到系統監控與運維等，提供一站式服務。目前國際上主要以IEC 61850國際標準通訊協定導入電力系統，建置Local SCADA(區域監控系統)管理案場，並搭配業者開發的輔助服務市場資源操作系統來執行所有資源案場的管理、監視、通知及投標作業等，使其整合服務範圍從升壓站、儲能區到參與輔助服務電力交易平台，一應俱全。

四、儲能系統解決方案

　　在台灣，目前儲能系統大致上以兩種模式參與台電之電力交易市場，分別為台電自建儲能案及日前輔助服務市場。配合台電於109年推動傳統機組參與即時備轉輔助服務暫行機制與110年7月1日正式成立之電力交易平台以來，台灣已有業者參考國外虛擬電廠開發及運作經驗，就台灣電力系統之特性與台電對輔助服務之需求，進行研發規劃，並設計、製造、安裝，打造符合台電自建儲能案的「儲能管理系統ESMS (Energy Storage Management System)」，運用先進的資通訊技術，建置控制盤、保護盤及各種電力盤面，將其所有資訊透過光纖網路及IEC 61850通訊協定傳送至案場專屬建置的伺服器後，依據參與模式的不同，上傳至台電調度中心或是電力交易平台，讓資源能在第一時間得到最佳配置，並在新形態的電力系統環境中被安全、穩健的調度，形成一套輔助服務整體解決方案(total solution)。其參考架構如下圖所示，包含輔助服務資源至台電電力交易平台的通訊介接、聚合商透過平台作資源案場的管理和投標作業管理等。藉由該解決方案，企業之工作人員在管理標單作業時，除了可以簡化大量的傳統試算表之外，更可在網頁上輕易調度多案場資源投標行為，彈性依據每日的資源負載或發電狀況進行競標；其管理階層也可以在第一時間得知全台電發電機組的各項發電資訊，並迅速整合需使用之輔助服務資源與擬定投標策略，以及透過升壓站全廠區的監控等服務，讓企業可於遠距的維運中心了解到各個高壓隔離開關的狀態、饋線電量資訊，當有發生狀況時，更可使用遠距控制功能進行各開關的投入與啟斷，協助企業參與台灣能源轉型，使企業更快地投入參與電力交易市場。

五、結語

　　全世界在經濟、科技的蓬勃發展下，因相關產業發展所需的用電量逐年增長，有鑑於環保意識抬頭並彌補能源短缺之問題，各國開始積極推動能源轉型。這些再生能源為我們的生活與經濟活動帶來更充裕的電力，但當大量的再生能源產生的電能併網後，對於現有電力系統也會有一定程度的衝擊，這是台電以及民間太陽能、風力發電以及儲能系統廠商必須重視的議題，透過輔助服務與各項商品的搭配及整合，將能使整體電網波動平滑化，讓台灣能源轉型邁向更穩定的發展。