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

回顧今年4月3日於花蓮發(fā)生芮氏規(guī)模7.2強震之後，除了深度及規(guī)模僅次於同屬臺灣7級以上的921地震之外；加上因為電力穩(wěn)定關(guān)乎國家的經(jīng)濟發(fā)展，事發(fā)在上午日間時段、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點整，全臺運轉(zhuǎn)中的燃煤與燃?xì)獍l(fā)電機組便有8部跳機停轉(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，逐漸接近機組卸載的限值，所幸有調(diào)頻備轉(zhuǎn)的民間儲能系統(tǒng)（AFC）自動偵測電網(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)增加含臺電與民營共51萬瓩容量電池，相當(dāng)於中火一部機組於兩分鐘內(nèi)加入供電，讓電網(wǎng)頻率回升，避免觸發(fā)低頻卸載。

臺電也在之後30秒內(nèi)調(diào)度日間太陽能抽蓄水力儲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150萬瓩的供電量進入電網(wǎng)後，終於在事發(fā)後半小時內(nèi)的8點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震後全臺灣大規(guī)模停電歷史。（source：臺電）

藏電於民不計成本　終非長遠(yuǎn)之計

孰料事隔不到兩周的4月15日，就因為震後導(dǎo)致臺電多部機組故障檢修，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42分的大潭電廠CC8大型燃?xì)獍l(fā)電複循環(huán)機組便率先跳脫，損失約110萬瓩電力；約44分後就連被用來儲能救急的明潭G4、G5、G6共3部抽蓄水力發(fā)電機組也接力跳脫，再損約80萬瓩電力。

面對不到1小時內(nèi)損失多達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。最後還是臺電動用了所有手段，包括全系統(tǒng)降壓3%供電、起動核電廠緊急發(fā)電系統(tǒng)，連極度缺水的石門水庫也加入發(fā)電，幫先前跳脫的機組爭取到重啟的時間。

最後甚至要拜託產(chǎn)業(yè)少用電，並祭出時間電價、輔助服務(wù)，以及透過需量反應(yīng)競價機制，緊急加價兩成達到最貴的每度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，估計共花費約新臺幣2,400萬元，才避免了讓北臺灣分區(qū)供電，甚至波及全國電網(wǎng)穩(wěn)定的危機。

隨著臺電剛宣佈不堪虧損，自四月起調(diào)漲電價並爭取政府千億元補助，未來仰賴多元的儲能系統(tǒng)「藏電於民」，再由全民買單的應(yīng)急方式終非長遠(yuǎn)之計。該如何聯(lián)合各方分散能源用於電力調(diào)度、強化電網(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！（source：Enel X）

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

近期由工研院、臺灣電力與能源工程協(xié)會、臺電共同舉辦「虛擬電廠發(fā)展趨勢與應(yīng)用案例研討會」，即邀請日本東芝、日本三菱綜合研究所、東京電力公司、臺電、Enel X義電智慧能源、安瑟樂威等產(chǎn)學(xué)研專家進行交流與對談，期盼利用他山之石可以為錯，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、臺灣電力與能源工程協(xié)會、臺電，共同舉辦「虛擬電廠發(fā)展趨勢與應(yīng)用案例研討會」。（source：工研院）

除了開發(fā)新能源，同時運用「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及資通訊科技調(diào)度再生能源、需量反應(yīng)、儲能等多個分散能源，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及資通訊科技調(diào)度多個分散能源，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）

工研院院長暨臺灣電力與能源工程協(xié)會理事長劉文雄指出，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就整合超過上萬個分散能源，截至2022年4月已累計發(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)量的住宅儲能系統(tǒng)，可提供發(fā)展虛擬電廠重要基底，有時甚至要人工棄光、風(fēng)發(fā)電（curtailment）。自2016~2020年推動虛擬電廠示範(fàn)計畫，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，將全臺灣逾千個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電輔助服務(wù)市場，為供電穩(wěn)定貢獻心力。

臺電總經(jīng)理王耀庭則認(rèn)為，隨著再生能源、儲能、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)可整合運用的關(guān)鍵商業(yè)模式。臺電自2021年便啟用電力交易平臺以實踐虛擬電廠，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，臺電也將持續(xù)借鏡各國經(jīng)驗，促進相關(guān)研究發(fā)展落地實現(xiàn)，共同協(xié)助全臺灣電力系統(tǒng)穩(wěn)定。

日本東芝能源系統(tǒng)株式會社首席技監(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、電力機構(gòu)及需求端等客戶進行虛擬電廠前期建置；運用自有氣象預(yù)報系統(tǒng)，估算廠商的太陽能設(shè)備在不同時間帶的發(fā)電量，結(jié)合電力市場價格預(yù)測及其自動市場交易的最佳化，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，政府也積極鼓勵國內(nèi)大型電力機構(gòu)透過官民合作，落實虛擬電廠發(fā)展。

臺電表前儲能一波三折 政策尚待市場成熟

如今可將臺灣儲能系統(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、光充儲等，應(yīng)用面更廣泛。

其中「表前儲能」主要是為穩(wěn)定電網(wǎng)，臺電不僅自建儲能場，也提供優(yōu)渥的容量費率向民間採購儲能資源。如依經(jīng)濟部原訂的儲能建置目標(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」儲能服務(wù)，容量目標(biāo)對半分為500MW，業(yè)者收益獲利則主要來自於「容量、效能」費率。

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，亦被稱為短效型儲能。後者強調(diào)穩(wěn)定頻率＋電能轉(zhuǎn)移，「E-dReg（增強型動態(tài)調(diào)頻備轉(zhuǎn)）」除了可雙向調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率，在尖/離峰時儲存多餘電力，並執(zhí)行大量能量轉(zhuǎn)移，配合臺電調(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，而被稱為長效型儲能。

由於將人工轉(zhuǎn)為系統(tǒng)自動調(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)清價格最高的產(chǎn)品。但初期因受理業(yè)者申請饋線未設(shè)上限，短短2年便超過2025年的目標(biāo)，導(dǎo)致市場過熱及價格崩盤，臺電已陸續(xù)停止dReg、E-dReg新儲能申請。

圖五 : 臺電電力交易平臺商品。（source：臺電）

民間聚焦表後儲能　機電大廠掌握轉(zhuǎn)型契機

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

例如東元集團近年來也發(fā)表與虛擬電廠相關(guān)的多項管理平臺、解決方案與節(jié)能設(shè)備，為用戶提升電力的經(jīng)濟價值，同時強化電網(wǎng)韌性，形成供需雙方的互利雙贏。其中電力管理平臺從最小家戶型，到商家、商場、工廠等都是服務(wù)對象，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)、商辦還包含冰水機等其他設(shè)備、工廠還需要淨(jìng)零減碳、能源管理、儲能等。

所提出的「需量反應(yīng)負(fù)載管理解決方案」，係針對尖峰耗電量大的商辦大樓或是工廠，在與臺電簽定經(jīng)常契約容量後，由東元電力聚合服務(wù)平臺的能源調(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)儲事業(yè)發(fā)展部門，積極投入太陽能案場與儲能系統(tǒng)的建置維運，且正與國際大廠合作建置光儲合一案場。（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」，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」、「時間電價管理」、「契約容量超約管理」、和「電力交易代操服務(wù)」等6大項服務(wù)，透過資通訊技術(shù)進行電力調(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)平臺後可以解決的困擾及問題：

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

2. 儲能系統(tǒng)對應(yīng)臺電需量反應(yīng)及時間電價：當(dāng)白天日照充足時，太陽光電可充滿儲能電池，於需量契約時間、或是尖峰電價時間，排程放電使用，多餘電力仍可儲存?zhèn)溆谩?/span>

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

東元電機總經(jīng)理范炘進一步指出，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)用在集團內(nèi)部與家戶型臺電示範(fàn)案運作。

東元於2023年新成立創(chuàng)儲事業(yè)發(fā)展部門，積極投入太陽能案場與儲能系統(tǒng)EMS平臺的建置維運，至今已累積建置100MW儲能系統(tǒng)、太陽能發(fā)電廠20MW，正與國際大廠合作建置光儲合一案場，成為臺灣首批光儲案件之一。今年將再推出新品，提供工商業(yè)者一體化儲能系統(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使用，降低市電需求，進而實現(xiàn)用戶對於電費的管理。

透過東元的各項需量反應(yīng)負(fù)載管理解決方案和監(jiān)控服務(wù)平臺，契約用電戶的「時間電價管理」、「超約管理」、「電費經(jīng)濟化管理」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)、並且達到強化電網(wǎng)韌性的目的。