〈工業技術與資訊〉分散式能源崛起 -
透過「虛擬電廠」整合再生能源、儲能設備、備援電力等分散式能源，已成為能源管理新顯學（09/26/2021 鉅亨網新聞）

逐年攀升的尖峰負載，讓臺灣的能源使用規劃，成為各方焦點。跳脫興建更多電廠的思維，透過「虛擬電廠」，整合再生能源、儲能設備、備援電力等分散式能源，已成為能源管理新顯學。隨著再生能源占比逐步升高，為了解決供電間歇性的問題，能長時間儲存電力的「液流電池」也備受關注。

數 10 年來，臺灣傳統電力供應以大型電廠為主，想要解決尖峰用電問題，除了蓋電廠外，是否還有更省成本、更有效率的解方？

攤開臺灣的用電分布，若以 1 年 8,760 小時來看，臺灣每年用電最多的 200 個小時，對於電力系統產生的額外需求大約為 2GW，相當於年度用電尖峰的 5%，且大多集中在夏季。工研院綠能與環境研究所組長梁佩芳認為，若要持續蓋電廠，得先思考 2 個問題：一是電廠投資大、建廠時間久，還會面臨環保抗爭行動；二是只為了每年 200 小時的尖峰需求興建新電廠，似乎也不太符合投資效益。

其實除了大型電廠之外，民間也暗藏不少中小型的電力資源，像是散落在企業、工廠、住家裡的太陽能、風力、儲能設備、備援發電機、UPS 系統和電動車等。隨著供電挑戰愈來愈大，未來必須要更加靈活善用這些電力資源。「虛擬電廠」概念應運而生，「就是將分散式的中小型資源聚合起來，變成可靠的電力供應來源，就像一個可受控制的電廠。」

用戶代理人扮演關鍵角色

當傳統以大型機組為主的集中式電力系統，走向分散式電力系統後，原先單純做為電力的消費者，同時也轉為電力供給的產銷者。正因為聚集了各種不同類型的用戶參與，虛擬電廠有著更大的調度彈性，能在短時間內提供尖峰負載電力，也能為電力公司提供輔助服務。

相比過去台電控制大電廠，只要一個指令；當眾多小資源集結時，該如何有效管理就成了關鍵。這造就一個角色興起，也就是所謂的「聚合者」或「用戶代理人」（Aggregator），「他必須聚合用戶資源，就像一個統一窗口，去台電或電力市場報價，未來代理人會是新的商機。」

「虛擬電廠有很多不同機制，有些可以做出一桌菜，有些就是很專業的一道菜，不同公司的營運策略都不一樣。」梁佩芳表示，目前虛擬電廠在國際已有不少成功案例，以全球知名的德國公司 Next Kraftwerke 來說，旗下聚合超過 1 萬個用戶，裝置容量達 8GW 以上，並依據用戶特性，設計不同方案，有些投入電力交易市場，有些則投入輔助服務市場；特斯拉（Tesla）也在加州聚集旗下家用儲能設備 Powerwall 的用戶，向電力公司提供電網服務，當加州電力不夠時，便控制電池放電。

滿足五大條件 虛擬電廠商機可期

梁佩芳認為，虛擬電廠必須具備 5 項條件才能發揮其優勢。第一是 ICT 的基礎建設，為了讓代理人清楚掌握每個參與者的狀況，需要導入智慧電表等 ICT 應用，才能即時掌握數據。

第二是預測。代理人需了解電力系統狀況，進行負載預測，事先讓參與者知道未來幾天的用電趨勢，讓用戶有心理準備，提高用戶的參與意願，不至於突然收到斷線通知，措手不及。

第三是打造客製化方案。因應不同參與者的特性，客製化電力的供應狀態，而非所有人一體適用的規則，甚至是調整用戶的生產行為。比如台電大多在下午 1 點到 3 點的尖峰時間，要求降低用電，或許就能和工廠討論改變生產排程。

第四是對市場的了解。代理人需對市場敏銳，針對用戶屬性，細分成不同群體，參與市場上的不同計畫。台電現已要求，未來代理人參與電力市場，必須取得「合格排程者」（Qualified Scheduling Entity；QSE）的資格，代表代理人對市場有基本了解。

第五是決策技術。如何安排出最妥適的方法，讓參與者的成本降低，在電力市場獲得比較高的回報；同時也要有預先準備，當執行期間發生意外的話，如何啟動緊急機制，這些都需要依賴精密的排程決策。

雖然目前臺灣的虛擬電廠概念在仍在起步階段，代理人角色也仍舊偏少，但可以預期，台電的電力交易平台正式上線後，「臺灣的市場就會打開，未來參與電力市場服務會比以前更加自由、開放，只要聚合資源就能去交易，許多業者都在準備，商機可期。」

四大優勢 液流電池成儲能新星

在分散式能源系統中，再生能源和儲能設備不僅是其中的重要一環，兩者也有高度相關。隨著再生能源的占比逐漸增加，面對「看天吃飯」的間歇特性，更需要長時間的儲能設備，才能 24 小時供應綠電，而安全性更高、儲能時間又長的「液流電池」開始受到關注。

工研院綠能所組長張文昇指出，液流電池顧名思義「就是電池裡有液體流動」。液流電池包含 2 個大型的電解液桶槽，內含可儲存電力的活性物質，將電解液以管線輸送到中央元件，稱其為「電堆」。當需要充放電時，便透過泵浦將液體輸送至電堆，產生電子轉移，以此進行放電或儲電。根據電池種類不同，液流電池可使用多種不同金屬元素組成，目前最成熟的便是採用釩離子的液流電池系統。

比起傳統鋰電池，液流電池具備更多優勢。第一是安全，挑選電池首重安全考量，用水溶液安全性高，無爆炸跟自燃風險。第二是設計更有彈性，由於能量是儲存在液體裡，桶槽愈大，能提供的能量就愈多，根據不同應用情境，只要增加桶槽與電解液，儲存的能量與時間就能更多、更久。

第三是使用壽命長，深度充放電循環可超過 2 萬次，至少用 20 年沒問題，平均儲能成本攤提下來，在長時間儲存上比鋰電池更划算。第四活性物質在液體裡容易回收，即使電池長期使用後，裡頭的有價金屬也不耗損。

「液流電池屬於長跑型的選手，潛力上就是適合做連續長時間的放電和儲存，」張文昇說。這也是為什麼液流電池特別適合作為長時間儲能用途，面對間歇性的再生能源，可將綠電安全、穩定的儲存起來，扮演重要的調節角色。

由於能量是儲存在液體裡，桶槽愈大，能提供的能量就愈多，根據不同應用情境，只要增加桶槽與電解液，儲存的能量與時間就能更多、更久。

打造電堆 2 倍功率 創國際領先水準

早在 2008 年，工研院便意識到儲能會是未來電力系統的要角，率先進行小型的前瞻計畫，評估各種不同的儲能方法。直到 2017 年正式投入，在沙崙綠能科技示範場域打造液流電池系統。

張文昇指出，液流電池有幾個研發關鍵。第一也是最重要的，便是位於中央位置的電堆，「電池所有的功率跟充放電效率，都在那裡決定。」第二是電解液性質，由於活性物質儲存在液體裡，就像泡咖啡，水加太少，底部就會有很多顆粒沉澱，若能在相同體積中，溶解更多活性物質，就能儲存更多能量。第三是系統整合介面，如何讓液體流動的最好、耗電最低，牽涉到系統設計問題。

工研院在電堆上花最多心思，除了在結構設計面讓能源效率最大化，材料也經過最適化調整，比起市面上相同體積的電堆，工研院可輸出 2 倍以上的功率，居於國際領先水準。

應用範圍廣 積極導入產業

目前工研院已在沙崙打造一套 200 度電的儲能系統，近似於 2 萬顆手機電池的容量。未來沙崙場域希望可以達到電力自給自足達 50% 的程度，儲能系統能調節尖峰負載，也能支援夜間用電，甚至在停電時做為緊急備援電力。

工研院也將此套系統投入產業使用。工研院綠能所總監楊昌中指出，2019 年，工研院和中油攜手打造首座多元電力供應及儲能系統的智慧加油站「臺南前鋒路示範站」。因應未來的電車趨勢，中油率先啟動轉型，著手布建百分百使用再生能源的全綠能站體，提供加油站本身與電動機車充換電需求，其中的儲能系統便是採用安全性更高的釩液流電池。

今年 1 月，政府也通過「一定契約容量以上之電力用戶應設置再生能源發電設備管理辦法」，俗稱「用電大戶」條款，規範契約容量 5,000kW 以上的用戶，必須在 5 年內設置契約容量 10% 的再生能源，而液流電池也很適合推展至工業區和住商大樓。

除了國內的產業化進度外，目前也有國際電池材料公司，委託工研院進行測試工作，顯示技術已被國際認可。工研院也積極將技術技轉給臺灣電池和儲能業者，「透過扶植臺灣有潛力的廠商，讓此技術做到電堆百分之百 MIT，」楊昌中說。在分散式能源和再生能源的發展下，工研院持續以扎實技術力，協助臺灣迎接能源新時代。

完整內容請見：
https://news.cnyes.com/news/id/4729870

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「513全台停電」專家意見。 by 新興科技媒體中心 (05/14/2021 Science Media Center Taiwan新興科技媒體中心）

議題背景：

2021年5月13日下午，因高雄路竹興達電廠匯流排故障，導致全台緊急分區輪流停電。今日（5月14日）下午經濟部亦透過記者會說明，此次故障原因為在進行新機組加入系統前檢測時，工作人員錯誤操作隔離開關，造成匯流排設備負載過高接地故障，導致跳機。新興科技媒體中心邀請專家提供看法。

專家怎麼說？

2021年5月14日
成功大學電機工程學系教授　張簡樂仁

匯流排是什麼？為什麼匯流排故障會引起大規模停電？

匯流排（bus）是一個乘載電力輸配的關鍵設備。在發電機組發電後，電力會先傳輸到匯流排，由匯流排經過變壓（包含升壓與降壓），再分配至各個電力配送線路。當匯流排故障時，為了避免接地故障產生的高熱波及發電機組造成更大的危險，該線路會自動開啟保護設施，自動斷電、發電機組也會自動跳機。相關機制類似於家庭中，瞬間用電量超過負荷時，會因高熱燒斷保險絲，並直接跳電，以保護電器與變電箱。

此次事件之所以會引起大規模停電，是因為全台的發電機與電網都相互連結，而引起的連鎖事故。由於電網中的發電與用電（包含儲存、傳輸耗損等）無時無刻都是相等、平衡的，當有突如其來的大規模電力缺口時，會因為電力需求大於供給，導致電網中交流電頻率快速降低；但因其他沒有跳機的機組輸出的頻率仍維持原頻率，可能因機組過熱導致連鎖跳機。為了避免因連鎖反應擴大電力缺口，電廠會切離負載，減少電力需求，使頻率維持穩定。

此次跳機的發電量為2.2GW（關於GW請參考：能源名詞解釋1），因此需切離至少同等數量的負載需求。



這次跳掉的電量比815停電少，且備轉更多，但卻需要等故障排除後，興達電廠機組重啟再上線，這是不是代表備轉不足呢？

在規劃備轉時，有分快速備轉與慢速備轉，但這兩類備轉的機組容量會加總為我們在台電網站上看到的備轉容量。快速備轉指的是可以立即連上電網的發電機組，例如已經在待機狀態的發電機組、水力機組、燃氣機組；慢速備轉指的是在需要時可以啟動支援電網的機組，慢速備轉機組若要連上電網仍需要經過啟動、熱機、升載的過程。

然無論是815停電，或是本次事件，並非備轉容量規模的問題，而是因為頻率快速下降導致必須切離負載，以避免更大連鎖效應，這是無論如何快速的機組都不足以應付的。對於備轉容量的機制，我們可以將他理解為「買保險」的概念，有很大量的備轉容量或快速備轉機組，或許可以能夠更快復電，但無法避免停電事故。一如815停電時，水力機組可以快速連接電網供電是復電速度較此次快的重要原因。

然而「買保險」需要付出高額的成本，隨時讓機組處於待機狀態，或是增建發電機組是高額的投資與建設成本。我們也必須考慮，是否有必要為了偶發、難以預測的事件提高備轉容量，付出高額的費用建置新機組，或長期維持待機？



技術上我們有其他的方式再次避免相似的情況嗎？

誠如前述，當前電力系統遇到的挑戰，並非技術問題，而是風險管理問題，關鍵是要如何更彈性的應對風險與更快復電，增加電網的韌性。除了人為造成的問題，未來氣候變遷、極端天氣事件對電網的挑戰也難以預測，例如年初德州大雪造成的缺電，即是此例。

除了電源端（增加機組、增加備轉）的討論，在輸配電端也有可以努力的空間，例如以需量反應機制，可以更好的掌握用電端狀況；建立分散式能源系統，可避免單一電網的風險；新增儲能設備，也可以強化電網的韌性。

完整內容請見：

https://smctw.tw/9638/

<新聞> 特斯拉將可以使用 Starlink 的衛星網路服務 ?

SpaceX 向聯邦通信委員會申請，將衛星網路從家庭和辦公室擴展到車輛，船隻和飛機。

我們最近一篇報告寫到，特斯拉為什麼要買比特幣，描述了我們認為特斯拉不只是一家賣電動車的公司。

它的未來業務模式，重點在自駕車與分散式能源系統，而這可能會改變過去傳統車廠與能源公司，是單向銷售商品與服務給消費者，而成為一種複雜的網狀生態系統。
如果把 Starlink 算進來，那就是一個更龐大的生態系了。

而這可能會讓特斯拉斯開始思考，發行自己的加密貨幣 ?

留言有申請文件跟我們的報告
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“No longer are users willing to forego connectivity while on the move, whether driving a truck across the country, moving a freighter from Europe to a U.S. port or while on a domestic or international flight. To help meet this demand, SpaceX has deployed an innovative, cost-effective, and spectrum-efficient satellite system capable of delivering robust broadband service to customers around the world, particularly in unserved and underserved areas.

“SpaceX has already secured U.S. authority for the space station components of its NGSO system. This application takes the next step by seeking authority for ESIMs that will enable the extension of that network from homes and offices to vehicles, vessels, and aircraft. Operation under the requested blanket license will promote competition in the market for in-motion broadband services, to the benefit of drivers, ship operators, and air travelers in the United States and abroad.”

新黨公布台灣缺電十大罪人！蔡英文別躲在臉書後面「假道歉」，到現在還在扯是天然氣集中電網系統問題，一意孤行堅持「分散式綠能」政策，請問妳根據的是什麼數據？「分散式綠能」電就夠嗎？胡扯什麼「分散式」，電力不夠就是不夠，就為了妳反核神主牌要拖垮台灣，妳再不下台，全民都先倒下了！

請問十大罪人，之前講一堆幹話，現在電都不夠用了，你們到哪生電去？去你的用愛發電！


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