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能源转型的契机,打造世界的未来样貌─CEMS区域型能源管理系统

  • 颜哲渊

作为各国政府面对世界能源、全球暖化、空气污染、城市居住等议题的解决方案,分散式电网正逐步扩大其应用领域,利用区域型能源管理的调度与分配,实现舒适且环保的城市发展,与自然和谐相处。且透过能源相关数据的实时信息分析,创造出与以往截然不同的生活样貌。

过往再生能源无法大量并网的两大疑虑,其一在于发电间歇性对电网运转、调度之冲击,其二在于因无法实时弹性调度电力,使基载机组须随著再生能源占比调整排程,大幅影响电网的供电质量与可靠性。

然而随著电动车需求的上涨、蓄电池技术的革新,大幅降低建置区域型储电设备成本。例如Tesla不久前于大阪车站旁,新设的总共42组Powerpack (7 MWh),也是目前「亚洲最大」的电能储存系统。去年累积之总部属量已达到1.04 GWh。同时智能电表部属与家庭能源管理系统(Home Energy Management System; HEMS)的串联,也使实时调度电力的区域型能源系统(Community Energy Management System; CEMS)成为可能。大型蓄电池与区域能源管理系统成为现今分散式能源并网的解决方案。

也因此矢野研究所经济研究所于2018年公布了日本区域能源管理业务与系统建设市场的研究成果。日本的区域智能能源业务市场预计2020年将扩大至250亿日元,2030年将扩大至350亿日元。

分散式电网的节点─区域型储能设备与能源管理系统

未来分散式能源发电尖峰时,可将过剩的电力缓存至社区型、大楼型大型储能设备、或是调度至电动车充电桩,而后再并入电网,可有效改善其供电稳定性。分散式能源离峰时则可以调度社区型蓄电池、电动车(Vehicle to Home)与充电桩的电力作为辅助电力服务。有效平衡再生能源产电比例增加时,随之加剧的「鸭子曲线」。

而当中如何有效且实时分配电力,让每一度电都能被妥善运用在适当的时机与地点,就需仰赖区域型能源管理系统的调度机制。其中的技术关键在于IoT物联网边缘运算与云端AI的资料分析能力。例如透过机械学习分析实时用电数据以预测尖峰与离峰电力需求,并同时集成区域天气信息,计算再生能源产电效率等等应用。

举例而言:当预测隔日为晴天时,区域型能源管理系统会在前一晚优先将大型蓄电池、电动车充电桩中的电力调度至其它区域,以有足够的容量储存隔日的太阳能产生电力。而当预测隔日为阴天时,区域型能源管理系统则会在凌晨等离峰时间,从邻近地区调度电力至蓄电池与充电桩。

藉由大型蓄电池的调节功能与区域型能源管理系统调度,便可在产电尖峰时妥善保留、运用每一度电力,即使是间歇性再生能源也可有稳定且可靠的供电质量,再搭配用电尖峰时期的抑制措施,如时间电价(Time of Use Rates)、自动需量反应(Auto Demadn Respond)与虚拟电厂服务(Virtual Power Plan),达到真正可以实时调度的智能能源。

P.S. 关于时间电价、自动需量反应可以参考我之前的文章:节能生活的重新想象(下):时间电价、需量反应与智能电网

NextDrive 联齐科技创办人兼执行长,产品荣获日本 ET/IoT Technology 大赏特别奖与 Good Design 产品设计奖。曾任 Ninecom 创办人兼执行长、美商 Fresco Logic 台湾区总经理,亦为 DIGITIMES 专栏作者,专注于能源管理服务与分散式能源议题,期望透过物联网、云端和大数据,创造每度电都被善加利用的智能生活。