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浅谈新能源市场现况(下):从公民电厂2.0 思考智能电网新趋势

  • 颜哲渊

公民电厂2.0」 所担纲的角色,不单只是提高再生能源产能比率,而是成为具备反应能力的电力蓄洪池。Pixabay

在上两篇文章中提到,面对「持续成长的电力需求量与尖离峰差」与「能源比重移转至高波动性的再生能源」,这两大趋势将大幅提升现行电网稳定营运调度的难度。过去仅依靠备载容量,移转集中式电网风险的作法不再可行。因此近年来智能电网、新公民电厂等概念,从美中日德等能源大国快速发展。

FIT 政策终止 旧公民电厂全额趸售模式受冲击

日本自1993年至今已建立千余个地方公民电厂,过往搭配固定趸售FIT (Feed-in-tarrif)售电补助,让银行更愿意提供融资,而市场因有FIT制度形成完善的产业结构与服务,再加上相关信息的透明化与公开化,减少公民电厂资金取得问题。然而随著再生能源占比逐渐达成政策目标,日本政府也每年调降FIT补助金额,甚至正商讨是否于2021年终止FIT终身固定趸售政策。促使电力公司、太阳能相关企业开始尝试除全额售电外,其它可靠的电力商业模式。

能源转型的第二个里程碑 电力调度尚有 3 大挑战需克服

过往FIT政策成功使日本2017年再生能源占比提高至16%水平,并矢言在2030年落实绿能占比22~24%目标。然而若依照日本「能源基本计画」,将再生能源定位为「主要电力来源」,面对未来电力供给与需求的高波动性,「实时监控电力需求与供给」、「预测电力需求与供给趋势」、「弹性实时的调度」三大环节缺一不可。

比如,若仅是一再提升再生能源占比,却未有弹性的调度系统,将白天超额供给的再生能源有效储存,或调度至其它地区用电,再生能源将因电网满负荷运转而被迫停机。因此日本也开始讨论如何从地产地消(注1)的「公民电厂」,走向以自发自用(注2)为导向的「公民电厂2.0」型态。

公民电厂2.0新趋势 打造智能电网的未来雏形

公民电厂与公民电厂2.0的区别在于,电网是否具备「反应能力」。自1997年开始,日本公民电厂开始有谈论能源地产地消的概念,但因过往FIT售电价格优惠,再生能源的电力商业模式都是先售予电力公司,由电力公司在区域内输配电。区域电网的电力供给与需求相互独立,因此虽说是电力地产地消,实质上电力还是需要回到中央电网调度。

这边定义的公民电厂2.0,是指地区再生能源与地区用电需求相结合,由产电地区消费后再将余电趸售给电力公司。因有先将再生能源导入区域,在太阳能供应充足的情况下,搭配储能设备,公民电厂2.0具备电网孤岛运行的反应能力,在未来有紧急事故时,区域与区域间可以分区降载,扮演电力调度的调节枢纽。

为同时完善电力数据的监控、预测、调度,「公民电厂2.0」除了建设太阳能外,也需导入区域能源管理系统与储能设备。藉由智能电表与物联网技术,打造具备「反应能力」的智能电网,区域内不同的用电单位,如学校、农地等等,亦可共同参与电力公司契约容量、需量反应、电力辅助计画。而社区集结了区域大量电力的供给与需求,自动成为电力公司可灵活调度的小型「虚拟电厂」。

其中智能电表所搜集的住户电力数据,可共享给情报银行与第三方协力企业,应用于社区安全、老人照护、物流运送等领域,共同创造比过往全额趸售案场更高的「社会价值」。如此一来不仅提高了银行融资意愿,也使电力在地生产、在地消费,避免运送过程中电力线损。

多元的商业模式也让公民电厂,不再单纯依靠案场规模获得报酬。即使是分散式的太阳能场域,在具备了搜集用电数据与调度能力后,也另外开拓了更多建置再生能源的潜在市场,有效解决过往公民电厂适合投资之案场不足的问题。

藉由公民参与串起电力的供给与需求,未来「公民电厂2.0」 所担纲的角色,不单只是提高再生能源产能比率,而是成为具备反应能力的电力蓄洪池。以往负载追随(Load Following)的概念,藉由区域调度调节,也能变成根据发电状态来用电,能源转型不单是政府的政策,而是落实到每个人生活中的价值。

注1:日本公民电厂的地产地消,指的是区域产电区域消费,过去因 FIT 趸售价格高,区域所产生的再生能源会先全额趸售给电力公司,再由电力公司输配回用户端使用。

注2:自发自用是指产电端的电力需求,优先以自身发电供给,有别于地产地消的概念,自发自用的电力会先提供发电场域所使用,剩余电力才会再趸售至电力公司。

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。