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浅谈新能源市场现况(上):电力需求型态转变的难题

  • 颜哲渊

每年加剧的尖离峰差距

在过去的文章,我对新能源的几个重要标的,包含虚拟电厂、能源管理系统及电力辅助服务等,分享我的一些想法。而为了让新能源世界的面貌更具体的被呈现,接下来我将会透过几篇文章,搭配发生在各国的实际案例,分别从能源需求型态的转变、再生能源供给挑战乃至电力调整机制与对策这三大层面,带给大家我对未来新能源市场运行趋势的看法。

能源需求型态转变导致的尖离峰用电差距

要了解未来新能源市场的运行趋势,首先必须从「能源需求型态转变」着手。根据美国能源部最新的国际能源展望报告表示,2018~2050年全球基础能源的消费可望成长将近50%。然而,在总体能源需求增加的背后,尖离峰用电差距所导致愈发极端的鸭子曲线,是更值得关注且迫切的议题。

编按:鸭子曲线(duck curve)是在有使用可再生能源的商业发电中,一天中尖峰负载及可再生能源发电量之间的落差。若当地架设了许多太阳能发电设备,在日落后,其它发电方式需要的供电量会快速上升,约在傍晚中间到达最高峰,因此电量落差对时间的图会出现如鸭子般的轮廓。(维基百科)

以每年成长率近3成的电动车市场为例,下班后的返家时段可以预期是充电行为最为频繁的区间,但在激增的电力需求下,电网的尖峰负荷风险也相对提高,可能导致的便是跳电危机。然而不只电动车,为了降低碳排而大量普及的全电化家电,甚至大幅提升的再生能源占比,皆是鸭子曲线日益极端的主因。 绿能发展也将导致尖峰负荷升高。

再生能源向来被视为能取代燃煤、弭平用电缺口、成为未来主力的能源供给来源,但这句话只对了一半。以太阳能为例,在日照充足的时段,确实能降低电网负载,然而当日落人们返家后,激增的用电需求缺口,因为没有持续的太阳能供给,仅能倚靠大量的尖载型发电临时调整运转排程才得以应付。而面对如此庞大的尖离峰需求差距,将使鸭子曲线中的肚子与脖子更加明显,所造成的电力调度问题也就愈大,这对期望提高再生能源占比的国家,包含台湾,都将会是严峻的考验。

在寻找到电力调度的最佳解答前,绿能的需求显然仍会日渐增高。包含全球IT产业龙头苹果(Apple)、Google 在内的大型企业,纷纷加入由气候组织(Climate Group)与碳揭露计画(CDP)共同成立的国际倡议行动RE100。在社会责任和未来发展项目带动下,要求供应链100%采用绿电,无形中也促使了再生能源产业的蓬勃发展。绿能的发展和用电型态转变已然势在必行,但面对伴随而来的尖离峰差距所衍生的风险,难道我们只能束手无策吗?日本一家新能源公司的案例或许值得我们参考。

透过智能电网融合P2P交易,舒缓鸭子曲线日前,日本东京电力旗下的新能源事业公司Trende透过P2P交易,搭配具备双向供输能力的智能电网,化解了大量再生能源所造成尖离峰差距扩大的问题,也为未来的电力交易型态带来全新的思考模式。要降低尖离峰差距,首要解决的就是电力调度及储存两大难题,而Trende试图透过以下方式来解决。

1. 建立电力实时交易平台,活化区域能源调度

为让再生能源能更有效率的被利用,Trende透过区块链技术建立了P2P电力交易机制,让区域内再生能源调度更具弹性。以前面提到的电动车和储能设施为例,当上午出门上班后,此时家中生产的太阳能若在自家使用后仍有剩余,则超额生产的太阳能则可储存在家用充电桩或蓄电池,亦或透过 Trende 的电力实时交易平台,将多余的电力转卖给区域内有用电需求的用户,如:商办大楼、公用充电桩等,让超额生产的再生能源,能最大化的被利用。

2. 善用储能设施,降低中央电网用电需求

为舒缓下班后激增的用电需求所造成的尖离峰,如何活用储能装置将成为关键。除了家用的蓄电池能在尖峰用电时段取代中央电网的用电需求外,充电桩事实上也能扮演类似的角色。而当面临大停电等紧急状况时,甚至连电动车本身也能提供急用的电力需求,以电动车平均60 kWh的电池存量为例,台湾一般家户每月用电约300度,在不考虑V2H (Vehicle to Home)转换率的情况下,至少可供应一般家户至少5天以上的电力供给。

相似的储能装置应用,都有效的解决了再生能源发电时段与用电尖峰时段不一致的问题。 回顾台湾,在政府2025年再生能源占比将达20%的目标下,势必加强太阳能、风力发电等再生能源产业的发展力道,然而在智能电网尚未普及,无法因应大量再生能源并网,亦无法提供电力双向调度的情况下,如何解决尖离峰用电差距所带来的电网负荷,将是未来供电是否能长期稳定的一大关键。

下篇文章,我会延续本篇主题,从能源供给的角度,与大家一同思考台湾在新能源市场将会面临的下个挑战与契机。

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。