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虚拟电网如何变身群众外包太阳能园区?

升级现有电网以集成住家与办公场所太阳能系统、电动车电池成为虚拟电厂,可支持大型太阳能园区发挥协作综效,未来石化能源总有枯竭之时且可望于2050年完全减少温室气体排放,因此各式太阳能系统的组合都可能派上用场,以确保尖峰用电、天候恶劣时的持续供电。

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太阳能发电效率与成本日益优化,虚拟电厂可跟大型太阳能园区互补。法新社

根据The Verge报导,互联的太阳能系统在全球方兴未艾,例如美国加州与犹他州的公寓大楼社区、南澳的公共住宅等。虚拟电厂采跨大区域分散式发电,比传统电厂与大型太阳园区更不受区域性灾害影响,可取代以石化燃料发电的污染电厂、提升电网适应力以因应龙卷风与野火等气候变迁造灾难。

虚拟电网就像群众外包(crowdsourcing)的太阳能园区,住家或办公室屋顶部署太阳能板即可成为社区太阳能发电的基本单元,集成这些发电资源可将社区转变为虚拟电厂有助于以再生能源为社区供电主力,而运用电池储存过剩电力未来可作为备援或回卖给电力公司,为降低灾害导致的停电风险与因应气候灾难的利器。

太阳能发电效率与成本日益优化,大型园区也越来越受欢迎,2018年设立于美国纽约长岛的Shoreham太阳能园区由公用事业公司Duke Energy营运,部署125,000片太阳能板、供应25MW(megawatt)电力,约可为6,000个家庭供电,纽约希望到2025年时太阳能发电可达6,000 MW。

同时发电并由高压电线输出至电网的大型集中式太阳能园区,为目前美国大多数电网的运行方式,由数个大型电厂为大多数用户供电,但2019年的一些停电事件显示这并非因应极端气候、降低停电风险最具弹性的发电与供电方式,搭配新式网络连结的分散式小型太阳能发电单元是可行的解方。

将闲置空间转变成发电场所的成本与难度持续降低,2019年太阳能板价格从1980年的30美元/瓦大幅降至低于0.3美元/瓦。但目前家户建置太阳能系统成本约2.5万~3万美元,政策制定者与公用事业公司须祭出足够的现金诱因与补贴。此外现有电网基础设施也要升级以支持再生能源与双向电力输送。

储能电池安装数量持续增加会带来解决难题的新机会,例如集成运用社区中家户的储能电池,让电力公司收购调度使用过剩电力即可构成虚拟电厂,为停电、缺电的社区供电,或是弥补尖峰用电时段不足的电力,而无需建置新发电机组或甚至可让高耗能、污染的机组提早除役。

大型暴风雨或其它问题仍会贷给老化电网难解的破坏,2020年夏季北卡罗莱纳州的能源供应商宣布计画建立电力输出达20 MW的虚拟电厂,将集成6,000个家庭与公司的太阳能储能系统,跟Shoreham太阳能园区目前的发电量相去不远,用电户也无需跟个别的太阳能电力供应者打交道。

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