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区域间能源调度的微血管—虚拟电厂扮演的核心角色

  • 颜哲渊

虚拟电厂在过去无法有实际落地的应用,主因在于通信技术与基础设施的限制,但近年在日本已有重大突破。日本经济产业省资源能源厅

延续上篇文章谈到的区域型能源系统(Community Energy Management System;CEMS),本篇将带大家探讨达成CEMS的重要因子—虚拟电厂(Virtual Power Plant)。

虚拟电厂一词最早可追朔到1997年Shimon Awerbuch博士在其著作《虚拟公共设施:新兴产业的描述、技术及竞争力》一书,其指出所谓的虚拟公共设施是指独立且以市场为驱动的实体之间的一种灵活协作。

过往传统集中式发电系统,好比大动脉般,将电力由电厂一次运输至用电所需区域,由于无法及时调整,且需提前一日就决定电量,造成电力调度上有许多困难之处。

虚拟电厂(Virtual Power Plant)

虚拟电厂并不会改变现行电力输配的方式,而是透过需量反应技术(Demand Respond;DR)、IoT物联网装置与AI数据分析,调度各区域储能系统、电动车等不同类型的分散式能源(distributed energy resource;DER),为区域间提供最适配的用电模式,有如能源调度的微血管,让区域与区域之间可以灵活且实时的互相调配、运输电力,以达成用电最具效率化及降低电网于用电尖峰的负荷。

面对未来电动车产业发展与再生能源占比逐渐提高,如何因应无法预期的电力消费突增或再生电力供给的显著间歇性和强随机波动性,成为虚拟电厂的绝佳应用场景。

而之所以虚拟电厂在过去十年无法有实际落地的应用,主因还是在于通信技术与基础设施(储能系统)的限制。然而,这些因素近年在日本已有重大突破。

先以储能系统来说,因日本在2019年FIT太阳能固定收购价格到期,总数超过两百万的太阳能家户,纷纷考虑转往购买蓄电池,以储存太阳能发出的电力;而在通信技术上,智能电表与家庭能源管理系统(Home Energy Management System;HEMS)的部署已日趋完备,特别是具备买电与卖电计量功能的智能电表安装数已逾四千万,至于负责调度电力的自动需量反应(Auto Demand Respond;ADR)技术,则是目前各大厂商竞逐的重点。

自动需量反应(Auto Demand Respond;ADR)

去年我们与早稻田大学国际标准实证中心测试了自主开发的自动需量反应(ADR)技术。透过家庭能源管理系统HEMS (Home Energy Management System)与ADR,可经由云端的指令,自动抑制用电户的电力支出,藉此舒缓尖峰用电时电厂的备载容量压力,并让加入需量反应计画的用户,能得到电费的减免或赚取额外的收益,将环保与经济利益结合。

除此之外,日本最大电力公司东京电力(TEPCO)及日本电子零组件大厂京瓷(Kyocera)也都在今年展开了大规模的验证计画。日前,东电已在关东地区14个工厂,以再生能源、蓄电池及紧急发电机等系统,进行电力调度的实验。而京瓷则是于横滨中山事业,以P2P的交易平台,验证将区域内太阳能发电设备的电力,有效分配到各用户间的可行性。

在日本,相似的虚拟电厂实验案在近年愈发频繁,主因乃是达成虚拟电厂的基本要件逐渐成熟。自2011年的311福岛核灾后,太阳能设施的普及率急速上升,而蓄电池等储能设备,也因为北海道大地震造成的断电危机,有了显著的增长。种种迹象皆显示,实践虚拟电厂所需的创能、储能设备已日趋完备,而大量能源所产生的节能及电力调配服务,更让相关业者嗅到了全新的商业模式。

走过天灾和人为的重创,日本对于能源供需的危机意识,始终领先全亚洲,并率先成为了亚洲第一个电力自由化的国家。可以预见,在不久的未来虚拟电厂应用将在日本落地,届时其衍生的全新的电力交易模式,将可望为市场带来总值破兆的「电商机」!

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。