能源知識庫

摘要

義大利於2018年提出一項「DEMAND」研究計畫，預計在2020年3月完成示範驗證。該研究計畫提出了一種新方法來管理分散式生產消費者(prosumers)與電網的連接管理。

義大利DEMAND計畫的創新之處在於用所謂的虛擬聚合環境（Virtual Aggregation Environment, VAE）來取代實體聚合商的角色。VAE是一個虛擬平台，用於智慧電網中的生產消費者之間交換資訊，使他們能夠靈活地以由下而上的方法結合起來，為配電系統營運商(Distribution System Operator, DSO)提供服務。

每個參與DEMAND平台的生產消費者都需要一個能源入口通道，透過安裝能源管理系統（EMS）(Energy Management System)軟體，評估生產消費者的用電彈性，並從技術和經濟角度優化當地資源，建立與VAE聯繫的外部通信設備。

EMS和VAE都是DEMAND平台計畫的關鍵組成部分，它們不斷交換數據，以協助生產消費者之間的聚合。

DEMAND平台系統操作包括四個階段：(1)配置階段(Configuration phase)；(2)日前管理階段(Day-ahead management phase)；(3)日內管理階段(Intra-day management phase)；(4)即時操作階段(Real-time operation phase)。

日前管理階段包括以下步驟：

DSO向VAE送出在特定時間內所需電力需求。

VAE將此信息發送給EMS。

每個EMS接收來自VAE的信息，計算在規定時間內可以提供的可能發電量送回VAE，並提出競標價格，代表生產消費者要為所提供的輔助服務收取的費用，這個費用與衡量來自生產消費者因改變其用電量而帶來的不適感而產生的經濟價值減損有關。若輔助服務是來自於儲能系統，生產消費者的提供輔助服務費用則是考慮儲能系統的折舊成本。

VAE計算可能的合作和競爭生產消費群列表，將以滿足最大DSO需求並考慮每個生產消費者的可靠性為依據，由DSO選擇最佳報價，獲勝者集群將提供所需的電力服務。

在考慮彈性供電的修正及負載轉移後，得標者的EMS會上傳預測的電力樣態給VEM，並設定得標者提供的相關用電設備為零彈性，避免得標者的相同設備重覆參加其他得標者的集群。

如果得標者在約定的服務時間內發現無法提供預定的供電輔助服務時，此時日內管理階段就會啟動，如果確認得標集群無法滿足DSO的供電需求，將會選擇另一個新的集群承接此項輔助服務內容。

在即時操作階段，根據每個生產消費者排定的優先順序（在被要求提供彈性電力的同時又極小化得標者的不方便），每個EMS可以管理當地資源，並承諾提供DSO所需的電力調度彈性。

DSO會將完成聚合的輔助服務的實際成果及報酬傳給VAE，將該報酬依集群提供的實際功率等比例分配給得標者。

評析

由於電力市場逐漸開放自由化，加上電力供應來源多元化，使得電力市場的經營商業模式愈來愈複雜。電力市場不再單純只提供能量(電力)產品，為因應未來電網安全與穩定的挑戰，許多新興的電力服務模式陸續在電力交易市場中成形。目前電力市場約有三種服務模式：(1)能量 (Energy)市場；(2)輔助(Ancillary)服務市場；(3)容量(Capacity)市場，打破傳統發電機組的電力調度思維，提供多元化的電力調度彈性。

需量反應（DR）是目前智慧電網的輔助服務來源之一。許多國家的電力市場運營商已經開發不同商業模式的需量反應計劃。負載聚合與分散式資源的協調管理將影響電力系統的穩定運行。第三方聚合商扮演著在智慧電網參與者與配電系統營運商(Distribution System Operator, DSO) / 輸電系統營運商(Transmission System Operator, TSO)的電力市場交易仲介的角色。

我國自2017年完成電業法修法，將輔助服務提供明定於電業法第9條，至此開啟我國電力市場輔助服務的新商機。

目前由台電規劃中的「非傳統機組參與即時備轉輔助服務暫行機制(草案)」依時限內反應服務的分類有四大類：快速反應備轉容量(毫秒內)、調頻備轉容量(3分鐘內)、即時備轉容量(10分鐘內)、補充備轉容量(30分鐘內)。附圖一[2]顯示提供輔助服務的主要來源除了傳統的發電機組外，增加了非傳統來源，包括儲能系統、需量反應、再生能源及自用發電設備。

附圖一、我國電業法核定之輔助服務[2]

隨著國內政策推進，包括電業法及智慧電網總體規劃方案的修正，帶動我國智慧電網產業發展。因應未來電力輔助服務市場興起，將使能源管理系統(EMS)產生巨大的商機。然而，目前EMS技術大多應用於環境監測與能源使用改善，未來如何將EMS技術與電力輔助服務連結，將創造新的EMS產業商機。

參考資料

[1]DEMAND Project: A Proposal for a Bottom-Up Aggregation Platform.https://smartgrid.ieee.org/newsletters/november-2019/dmand-project-a-proposal-for-a-bottom-up-aggregation-platform

[2]台電公司，『我國未來電力輔助服務之需求』，智慧電網電力輔助服務與需量反應之研討會，2019.11.26