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浅谈新能源市场现况(中):再生能源供给的挑战

  • 颜哲渊

电力的供给量及稳定度,是再生能源发展最重要的课题。Unsplash

在上篇文章〈浅谈新能源市场现况(上):电力需求型态转变的难题〉中,提及了全球电力需求的增加将带来的能源转型,以及因用电尖离峰差距增大而衍生的「鸭子曲线」问题。在大量的电力需求下,电力供给端的供给量及稳定度亦变得愈趋重要,这次的文章会进一步从能源供给的角度说明未来电力市场将会面临的挑战。

再生能源供给增加 五年内将成长近 50%

国际能源署(International Energy Agency;IEA)在2019年所提供的报告中预测,五年内全球再生能源装置容量将成长近50%,而再生能源在台湾电力来源中的占比亦不断提升,政府更期望在2025年达成27 GW的再生能源装置容量,并能将其在总发电量的比例提升至20%。在电力需求成长及再生能源占比不断提升的趋势下,「再生能源并网困难」的难题也浮上水面,电力系统的运行质量及再生能源的供电状况将会是未来能源产业必须时刻关注的重要议题。

再生能源的并网难题

来自于大自然的再生能源通常都具备易变动、且难以准确预测发电量的特性,这也使其与电厂的并网成为一大难题。再生能源中的日照、风速都可能受天气状况影响,而在短时间内产生变动,这样的难以预测性也使再生能源发电系统被称为间歇性发电系统,在电力并入既有的电力系统及设备时,因发电量的改变而容易对既有的电力系统造成冲击。以太阳能发电为例,当天气晴朗日照增强时,电网会随著产电量增加而增载,此时电厂须降载以避免停电危急。反之,日照减弱时,电厂端则须增载,频繁的增降载即是再生能源系统不易营运的主因。过去在再生能源高占比的国家中,也曾因其波动性而引发电力系统事故,如2004年1月18日西班牙大停电、2006年4月欧洲大停电等等。

精准预测、预先排程 使供电更顺畅

使供电更顺畅的关键,就是精准预测与能源设备的预先排程。在再生能源发电量减少时,势必需要使用其它电力来源维持供电,而最常用的方式就是购买电力或启动其它能源装置。然而相较于欧洲等地,台湾的能源并不是那么容易取得,因此在再生发电量减少的时候,最好的选择便是实时启动其它发电装置,或是使用储能系统中预先储存的电力。若预测越精确,便越能尽早根据预测结果进行排程,即使再生能源发电量减少,也能马上使用其它电力来源补上,供电系统才能更加顺畅稳定。

100% 再生能源场域 确实掌握电力数据

想做到精准预测并不容易,其中的必要条件便是能确实掌握的电力数据,才能建立出适合该场域的电力系统,进一步达到再生能源发电量的日前及实时预测、监控及调度管理等。为此,许多国家也开始引进各式能源管理系统,如日本的太阳能系统集成商Smart Solar即导入太阳能管理系统,预测并管理发电状况,增加太阳能供电系统的稳定性。而台湾目前也在各式不同场域进行电力实验,例如农场、学校,透过太阳能、生质能等再生能源设备的交叉使用,并搜集电力数据、结合蓄电池等储能系统,打造 100% 使用再生能源的环境,为台湾未来能源应用建立第一线实验场域。

在做到精准的预测及数据管理后,下一个阶段便是能灵活运用、调度、管理电力,而这些都将与「智能电网」及相关技术有密切的关联。在下一篇文章中,我会继续延续新能源市场的主题,继电力需求、能源供给之后,从电力调度机制的角度谈谈未来电力市场的更多走向。

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。