由於今年花蓮強(qiáng)震當(dāng)下適逢日間時(shí)段，得以有抽蓄水力、儲(chǔ)能系統(tǒng)支援，倖免重演當(dāng)年921震後全臺(tái)大跳電歷史。卻在短短不到兩週內(nèi)的傍晚，便發(fā)生北臺(tái)灣燃?xì)狻⒊樾畎l(fā)電機(jī)組陸續(xù)跳脫而瀕臨限電，甚至須向企業(yè)高價(jià)回購電力事件。因應(yīng)目前臺(tái)電已虧損連連，未來若還想透過儲(chǔ)能穩(wěn)定電網(wǎng)，勢(shì)必要強(qiáng)化如虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈等，才能真正實(shí)現(xiàn)永續(xù)維運(yùn)。

回顧今年4月3日於花蓮發(fā)生芮氏規(guī)模7.2強(qiáng)震之後，除了深度及規(guī)模僅次於同屬臺(tái)灣7級(jí)以上的921地震之外；加上因?yàn)殡娏Ψ€(wěn)定關(guān)乎國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，事發(fā)在上午日間時(shí)段、震央並非電力基礎(chǔ)設(shè)施集中處，得以倖免發(fā)生如當(dāng)年921震後全臺(tái)灣大規(guī)模停電，而重演竹科半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)嚴(yán)重?fù)p失的歷史。

包括在震後2分鐘的8點(diǎn)整，全臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)中的燃煤與燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組便有8部跳機(jī)停轉(zhuǎn)，供電能力瞬間短少320萬瓩、供電量驟減約8%；供電頻率隨之快速下降，逐漸接近機(jī)組卸載的限值，所幸有調(diào)頻備轉(zhuǎn)的民間儲(chǔ)能系統(tǒng)（AFC）自動(dòng)偵測電網(wǎng)頻率，旋即於1秒內(nèi)放電並連接電網(wǎng)，提供了26.1萬瓩電力；以及後續(xù)10秒內(nèi)增加含臺(tái)電與民營共51萬瓩容量電池，相當(dāng)於中火一部機(jī)組於兩分鐘內(nèi)加入供電，讓電網(wǎng)頻率回升，避免觸發(fā)低頻卸載。

臺(tái)電也在之後30秒內(nèi)調(diào)度日間太陽能抽蓄水力儲(chǔ)能的電廠改為放水發(fā)電模式，讓10分鐘後的系統(tǒng)電力拉高到128.1萬瓩，直到8點(diǎn)40分後才逐漸下降；加上燃?xì)怆姀S快速反應(yīng)升載發(fā)電，超過150萬瓩的供電量進(jìn)入電網(wǎng)後，終於在事發(fā)後半小時(shí)內(nèi)的8點(diǎn)30分恢復(fù)正常供電。也被歸功於近年來配合再生能源發(fā)展的併網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)「神救援」。

圖一 : 回顧今年花蓮過後，由於事發(fā)在上午日間時(shí)段、震央並非電力基礎(chǔ)設(shè)施集中處，得以倖免發(fā)生如當(dāng)年921震後全臺(tái)灣大規(guī)模停電歷史。（source：臺(tái)電）

藏電於民不計(jì)成本　終非長遠(yuǎn)之計(jì)

孰料事隔不到兩周的4月15日，就因?yàn)檎疳釋?dǎo)致臺(tái)電多部機(jī)組故障檢修，即使日間還預(yù)估尖峰備轉(zhuǎn)容量率約16.08%的綠燈。但到了傍晚日落的用電第二（夜）尖峰到來，號(hào)稱可提供700萬瓩~800萬瓩的太陽光電陸續(xù)歸零之後，接近5時(shí)42分的大潭電廠CC8大型燃?xì)獍l(fā)電複循環(huán)機(jī)組便率先跳脫，損失約110萬瓩電力；約44分後就連被用來儲(chǔ)能救急的明潭G4、G5、G6共3部抽蓄水力發(fā)電機(jī)組也接力跳脫，再損約80萬瓩電力。

面對(duì)不到1小時(shí)內(nèi)損失多達(dá)182萬瓩供電的巨大衝擊，也導(dǎo)致夜尖峰備轉(zhuǎn)容量一度降至2.8%的警戒橘燈。最後還是臺(tái)電動(dòng)用了所有手段，包括全系統(tǒng)降壓3%供電、起動(dòng)核電廠緊急發(fā)電系統(tǒng)，連極度缺水的石門水庫也加入發(fā)電，幫先前跳脫的機(jī)組爭取到重啟的時(shí)間。

最後甚至要拜託產(chǎn)業(yè)少用電，並祭出時(shí)間電價(jià)、輔助服務(wù)，以及透過需量反應(yīng)競價(jià)機(jī)制，緊急加價(jià)兩成達(dá)到最貴的每度12元，向半導(dǎo)體、電子、石化、鋼鐵業(yè)等10多家高壓用電大戶回購電力，啟用自備的緊急柴油發(fā)電機(jī)，估計(jì)共花費(fèi)約新臺(tái)幣2,400萬元，才避免了讓北臺(tái)灣分區(qū)供電，甚至波及全國電網(wǎng)穩(wěn)定的危機(jī)。

隨著臺(tái)電剛宣佈不堪虧損，自四月起調(diào)漲電價(jià)並爭取政府千億元補(bǔ)助，未來仰賴多元的儲(chǔ)能系統(tǒng)「藏電於民」，再由全民買單的應(yīng)急方式終非長遠(yuǎn)之計(jì)。該如何聯(lián)合各方分散能源用於電力調(diào)度、強(qiáng)化電網(wǎng)韌性，打造「虛擬電廠」產(chǎn)業(yè)鏈，並維持成本競爭力才是關(guān)鍵！

圖二 : 未來該如何聯(lián)合各方分散能源用於電力調(diào)度、強(qiáng)化電網(wǎng)韌性，打造「虛擬電廠」產(chǎn)業(yè)鏈，並維持成本競爭力才是關(guān)鍵?。╯ource：Enel X）

臺(tái)日產(chǎn)學(xué)研攜手　加速虛擬電廠產(chǎn)業(yè)化

近期由工研院、臺(tái)灣電力與能源工程協(xié)會(huì)、臺(tái)電共同舉辦「虛擬電廠發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用案例研討會(huì)」，即邀請(qǐng)日本東芝、日本三菱綜合研究所、東京電力公司、臺(tái)電、Enel X義電智慧能源、安瑟樂威等產(chǎn)學(xué)研專家進(jìn)行交流與對(duì)談，期盼利用他山之石可以為錯(cuò)，打造虛擬電廠完整的生態(tài)鏈，協(xié)助供電穩(wěn)定並提升電網(wǎng)韌性。

圖三 : 近期由工研院、臺(tái)灣電力與能源工程協(xié)會(huì)、臺(tái)電，共同舉辦「虛擬電廠發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用案例研討會(huì)」。（source：工研院）

除了開發(fā)新能源，同時(shí)運(yùn)用「整合資源規(guī)畫」（Integrated Resource Planning；IRP），找出最佳電力資源配置與優(yōu)先使用次序。因此虛擬電廠技術(shù)更顯重要，能利用電力交易平臺(tái)及資通訊科技調(diào)度再生能源、需量反應(yīng)、儲(chǔ)能等多個(gè)分散能源，整合成為可調(diào)控電力，並提供電力系統(tǒng)輔助服務(wù)，穩(wěn)定電網(wǎng)頻率，於有電力需求時(shí)備援。

圖四 : 虛擬電廠技術(shù)因此更顯重要，能利用電力交易平臺(tái)及資通訊科技調(diào)度多個(gè)分散能源，整合成為可調(diào)控電力，並提供電力系統(tǒng)輔助服務(wù)。（source：工研院）

工研院院長暨臺(tái)灣電力與能源工程協(xié)會(huì)理事長劉文雄指出，目前虛擬電廠在德國、日本都已行之有年，德國政府已透過法規(guī)政策與資金挹注，推動(dòng)虛擬電廠示範(fàn)區(qū)，逐步建立出可行的商業(yè)模式。如德國Next Kraftwerke就整合超過上萬個(gè)分散能源，截至2022年4月已累計(jì)發(fā)電容量超過10GW，接近9座大型電廠發(fā)電量。

日本也擁有相當(dāng)數(shù)量的住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)，可提供發(fā)展虛擬電廠重要基底，有時(shí)甚至要人工棄光、風(fēng)發(fā)電（curtailment）。自2016~2020年推動(dòng)虛擬電廠示範(fàn)計(jì)畫，已成功吸引德國Next Kraftwerke等國內(nèi)外廠商投入。目前東京、關(guān)西電力公司也致力於整合更多住宅能源，並提升虛擬電廠調(diào)度精準(zhǔn)度，以創(chuàng)造更多電力資源。

臺(tái)灣也正逐步推行虛擬電廠，如Enel X義電智慧能源就與gogoro合作，將全臺(tái)灣逾千個(gè)電池交換站聚合成虛擬電廠；工研院現(xiàn)也開發(fā)出「聚合多元資源的虛擬電廠技術(shù)」，已整合連鎖商場、學(xué)校中的空調(diào)、太陽能等資源參與臺(tái)電輔助服務(wù)市場，為供電穩(wěn)定貢獻(xiàn)心力。

臺(tái)電總經(jīng)理王耀庭則認(rèn)為，隨著再生能源、儲(chǔ)能、需量反應(yīng)措施及自用發(fā)電設(shè)備等分散式電力資源持續(xù)發(fā)展，虛擬電廠已成為國際電業(yè)可整合運(yùn)用的關(guān)鍵商業(yè)模式。臺(tái)電自2021年便啟用電力交易平臺(tái)以實(shí)踐虛擬電廠，上線截至今年4月，已有超過80家民間業(yè)者參與容量近1,350MW，臺(tái)電也將持續(xù)借鏡各國經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)相關(guān)研究發(fā)展落地實(shí)現(xiàn)，共同協(xié)助全臺(tái)灣電力系統(tǒng)穩(wěn)定。

日本東芝能源系統(tǒng)株式會(huì)社首席技監(jiān)小?田昌幸也指出，東芝自2017年就開始投入節(jié)能聚合服務(wù)（Negawatt Aggregation Service），並於2022年推行活用AI的再生能源聚合服務(wù)（Renewable Energy Aggregation Service），協(xié)助業(yè)者、電力機(jī)構(gòu)及需求端等客戶進(jìn)行虛擬電廠前期建置；運(yùn)用自有氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)，估算廠商的太陽能設(shè)備在不同時(shí)間帶的發(fā)電量，結(jié)合電力市場價(jià)格預(yù)測及其自動(dòng)市場交易的最佳化，能為參與虛擬電廠的廠商創(chuàng)造最大效益。

東京電力控股株式會(huì)社經(jīng)理濱田拓即表示，目前虛擬電廠同樣可應(yīng)用在電動(dòng)車充放電。例如東京電力在2018~2020年專案中，成功開發(fā)了電動(dòng)車遠(yuǎn)端控制充放電系統(tǒng)，並且正在考慮與其他國家的電力公司合作，將電動(dòng)車應(yīng)用在虛擬電廠的資源當(dāng)中。日本三菱綜合研究所首席顧問長谷川功也指出，虛擬電廠是在2011年東日本大地震後，國內(nèi)重要的電力改革一部分，政府也積極鼓勵(lì)國內(nèi)大型電力機(jī)構(gòu)透過官民合作，落實(shí)虛擬電廠發(fā)展。

臺(tái)電表前儲(chǔ)能一波三折 政策尚待市場成熟

如今可將臺(tái)灣儲(chǔ)能系統(tǒng)以「電表」為界劃分：一是安裝在發(fā)電端及電網(wǎng)端的「表前儲(chǔ)能」（Front the Meter；FTM），用來直接調(diào)度電力穩(wěn)定電網(wǎng)、另一是安裝於用戶端的「表後儲(chǔ)能」（Behind the Meter；BTM），讓用戶端根據(jù)自身需求以調(diào)節(jié)用電，包括削峰填谷、備援電力、光充儲(chǔ)等，應(yīng)用面更廣泛。

其中「表前儲(chǔ)能」主要是為穩(wěn)定電網(wǎng)，臺(tái)電不僅自建儲(chǔ)能場，也提供優(yōu)渥的容量費(fèi)率向民間採購儲(chǔ)能資源。如依經(jīng)濟(jì)部原訂的儲(chǔ)能建置目標(biāo)是2025年規(guī)劃建置1.5GW，包含發(fā)電端0.5GW、電網(wǎng)端1GW，後者分為「功率型」、「能量型/複合型」儲(chǔ)能服務(wù)，容量目標(biāo)對(duì)半分為500MW，業(yè)者收益獲利則主要來自於「容量、效能」費(fèi)率。

前者負(fù)責(zé)穩(wěn)定頻率，又分為「sReg（靜態(tài)調(diào)頻備轉(zhuǎn)）」，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率過低，可以快速單向放電；「dReg（動(dòng)態(tài)調(diào)頻備轉(zhuǎn)）」透過快速雙向充放電，維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，亦被稱為短效型儲(chǔ)能。後者強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定頻率＋電能轉(zhuǎn)移，「E-dReg（增強(qiáng)型動(dòng)態(tài)調(diào)頻備轉(zhuǎn)）」除了可雙向調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率，在尖/離峰時(shí)儲(chǔ)存多餘電力，並執(zhí)行大量能量轉(zhuǎn)移，配合臺(tái)電調(diào)度所需充/放電；或執(zhí)行「削峰填谷」，提升能源使用的效率與環(huán)境友好性，而被稱為長效型儲(chǔ)能。

由於將人工轉(zhuǎn)為系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻操作，讓調(diào)度人員可免疲於奔命，而成為電力交易平均結(jié)清價(jià)格最高的產(chǎn)品。但初期因受理業(yè)者申請(qǐng)饋線未設(shè)上限，短短2年便超過2025年的目標(biāo)，導(dǎo)致市場過熱及價(jià)格崩盤，臺(tái)電已陸續(xù)停止dReg、E-dReg新儲(chǔ)能申請(qǐng)。

圖五 : 臺(tái)電電力交易平臺(tái)商品。（source：臺(tái)電）

民間聚焦表後儲(chǔ)能　機(jī)電大廠掌握轉(zhuǎn)型契機(jī)

至於「表後儲(chǔ)能」雖占全球儲(chǔ)能市場僅2~3成，已是儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)成長最快的領(lǐng)域，未來希望將在虛擬VPP、表後儲(chǔ)能及光儲(chǔ)，將有助於企業(yè)實(shí)現(xiàn)用能轉(zhuǎn)型，達(dá)到供電自主，朝向淨(jìng)零減碳之路邁進(jìn)。

例如東元集團(tuán)近年來也發(fā)表與虛擬電廠相關(guān)的多項(xiàng)管理平臺(tái)、解決方案與節(jié)能設(shè)備，為用戶提升電力的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同時(shí)強(qiáng)化電網(wǎng)韌性，形成供需雙方的互利雙贏。其中電力管理平臺(tái)從最小家戶型，到商家、商場、工廠等都是服務(wù)對(duì)象，只是提供的工具與內(nèi)容不同。例如家戶型最大用電量是空調(diào)、商辦還包含冰水機(jī)等其他設(shè)備、工廠還需要淨(jìng)零減碳、能源管理、儲(chǔ)能等。

所提出的「需量反應(yīng)負(fù)載管理解決方案」，係針對(duì)尖峰耗電量大的商辦大樓或是工廠，在與臺(tái)電簽定經(jīng)常契約容量後，由東元電力聚合服務(wù)平臺(tái)的能源調(diào)度管理，為業(yè)者代操及監(jiān)管契約容量，分析用電行為及訂定最適合的用電需量，並預(yù)測負(fù)載用電，避免用電超過契約容量。

圖六 : 東元於2023年新成立創(chuàng)儲(chǔ)事業(yè)發(fā)展部門，積極投入太陽能案場與儲(chǔ)能系統(tǒng)的建置維運(yùn)，且正與國際大廠合作建置光儲(chǔ)合一案場。（source：東元）

由東元綜合研究所最新研發(fā)的「電力聚合服務(wù)平臺(tái)」，則提供用戶「能源調(diào)度管理」、「用電行為分析」、「用電負(fù)載預(yù)測」、「時(shí)間電價(jià)管理」、「契約容量超約管理」、和「電力交易代操服務(wù)」等6大項(xiàng)服務(wù)，透過資通訊技術(shù)進(jìn)行電力調(diào)控，解決客戶電力缺口並降低用電成本以增加收益。東元舉出3種情境，都是採用電力聚合服務(wù)平臺(tái)後可以解決的困擾及問題：

1. 再生能源填補(bǔ)用電缺口：東元可以為契約戶規(guī)劃排程，於參與需量反應(yīng)時(shí)，使用太陽光電填補(bǔ)用電缺口。

2. 儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)應(yīng)臺(tái)電需量反應(yīng)及時(shí)間電價(jià)：當(dāng)白天日照充足時(shí)，太陽光電可充滿儲(chǔ)能電池，於需量契約時(shí)間、或是尖峰電價(jià)時(shí)間，排程放電使用，多餘電力仍可儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/span>

3. 發(fā)電預(yù)測：若預(yù)知隔日陽光日照不足，會(huì)規(guī)劃排程讓儲(chǔ)能電池可於離峰電價(jià)時(shí)間加上日照時(shí)間充電，以供尖峰時(shí)段用電或?qū)?yīng)抑低契約容量。

東元電機(jī)總經(jīng)理范炘進(jìn)一步指出，由於分散式電網(wǎng)最大問題是不穩(wěn)定性，且隨著用電與電力調(diào)節(jié)需求增加，虛擬電廠將成穩(wěn)定供電和提升用電效率的解方，目前還在推廣階段則首先應(yīng)用在集團(tuán)內(nèi)部與家戶型臺(tái)電示範(fàn)案運(yùn)作。

東元於2023年新成立創(chuàng)儲(chǔ)事業(yè)發(fā)展部門，積極投入太陽能案場與儲(chǔ)能系統(tǒng)EMS平臺(tái)的建置維運(yùn)，至今已累積建置100MW儲(chǔ)能系統(tǒng)、太陽能發(fā)電廠20MW，正與國際大廠合作建置光儲(chǔ)合一案場，成為臺(tái)灣首批光儲(chǔ)案件之一。今年將再推出新品，提供工商業(yè)者一體化儲(chǔ)能系統(tǒng)100KW/215kWh，可以為工商業(yè)者削減尖峰負(fù)荷，也可用於緊急電源以提供斷電時(shí)使用，降低市電需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)於電費(fèi)的管理。

透過東元的各項(xiàng)需量反應(yīng)負(fù)載管理解決方案和監(jiān)控服務(wù)平臺(tái)，契約用電戶的「時(shí)間電價(jià)管理」、「超約管理」、「電費(fèi)經(jīng)濟(jì)化管理」都可以獲得最好的規(guī)劃與監(jiān)控，不但提升用電效率、將收益最大化，也可擁有更優(yōu)化的用電品質(zhì)、並且達(dá)到強(qiáng)化電網(wǎng)韌性的目的。