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資料時間:2016/7/14     提供者 : 劉禹伸  
 

日本建構虛擬電廠對我國區域電力供需均衡之啟示,包括提高電網供需效率、降低電力區域供需偏離度、提高電力系統供電可靠程度、改善能源安全等


重點摘述

據日本經濟新聞2016年7月14日報導,日本關西電力公司、日立製作所及三菱商事等企業將攜手合作,藉綜合性控制電力供需,以構築有效運用太陽能等再生能源的電力供給系統。透過細緻之供需管理,並活用蓄電池等,將變動性的再生能源發電納入電網穩定供應範圍內,同時,用戶亦可享用較廉價電費。關西電力公司近期開始實證實驗,盼於2020年將這套電力供需控制系統實用化。

 

鑑於太陽能或風力等再生能源發電量易受天候左右,九州電力公司及四國電力公司曾因再生能源發電超過需求而出現棄電現象,另外,為因應再生能源發電的變動性,電力公司須經常將火力發電充當預備電源,增加電廠啟停的運維成本。

 

關西電力公司等的實證實驗系統係綜合性控制發電設施暨蓄電設備、消費電力工廠及辦公室等電器設備,再生能源若產生剩餘電力,先儲存至蓄電設備。當預知電力不足時,可將儲存在蓄電池的電力釋出,以補不足之處,同時遙控提高辦公室冷氣溫度等以抑制需求。該系統如能普及,可調整電力供需,有助於大量導入再生能源發電。對用戶而言,亦可活用蓄電池減少電費,關西電力公司領先業界,進行實用化,也有意以此爭取客戶群。

 

本案以位於兵庫縣淡路島及堺市的關西電力公司太陽能及風力發電為電源,有效率地供應電力予關西地區各地工廠及辦公室,日立製作所負責供給冷暖氣機及開發調整電力供需系統,三菱商事則提供蓄電池等。本案預估包括美國能源公司等計10家企業參與,換算出力基礎超過5萬瓩,其規模估可匹敵小型火力發電廠。截至目前為止,雖有採行募集同意協助節電之事業單位,並提供獎勵金回報等措施,但實施範圍僅限於地區性。

 

關西電力公司等企業將導入歐美已實施的「虛擬電廠」(VPP)架構,整合控制散佈各處的太陽能發電設備、蓄電池、電力需求管理系統等。將分散的設備當作宛如一處發電廠,故稱為「虛擬電廠」。去(2015)年6月日本政府內閣會議決定,於日本再興戰略中載明促進「虛擬電廠」。經濟產業省並自2016年度編列預算「建構虛擬電廠事業費」,補助上限達30億日圓,係以日本國內主要企業為核心的首度大規模計畫。

 

日本政府所揭櫫的2030年電源組成(Energy mix)中,再生能源占發電量達2成以上,擬藉補助金支持電力供需可效率化的VPP發展。


評析

日本境內約有1,800座發電廠運轉,2014年火力電廠發電容量為1,500MW以上、水力電廠發電容量為360MW以上,以及核能發電廠的分佈如圖1所示。

圖1、日本各能源發電廠分布圖[2]

 

根據日本電氣事業連合會(FEPC)發布之日本電力回顧報告,2014年日本電力供給為923,039GWh,日本電力需求848,541GWh。依據2014年日本各區域電力供需資料(如圖2及圖3),以我國計算電力區域供需偏離度之方法,推估日本2014年電力區域供需偏離度為96.88%。然而,關西電力公司近期開始將導入「虛擬電廠」(VPP)架構,整合控制散佈各處的太陽能發電設備、蓄電池、電力需求管理系統,且日本政府更於日本再興戰略中納入「虛擬電廠」,經濟產業省並將「建構虛擬電廠事業費」列入2016年度預算中,期可藉由將儲存在蓄電池的電力釋出,以補再生能源發電不足之處,亦可遠端調整與控制電力之供需。

圖2、日本2014年各區電力公司之基本情資[2]

圖3、日本2014年各區電力之供需[3]

 

我國行政院於2012年將智慧電網列入「國家節能減碳總計畫」標竿計畫,全力推動智慧電網,我國目前的電網結構以單向輸配、單向控制為主,若要導入分散式電源、提高電網效率及維護整體電力系統安全,必須發展分散式電源技術及智慧型電網管理系統。此外,虛擬電廠可使發電公司得以整合需量反應與分散式發電,並利用標準發電排程方式最佳化所有電廠,以減少尖峰時段、增加備載容量、及為再生能源的變動性提供備援。

由圖4可看出,我國北部電力供需呈現需求大於供給,而中部及南部則是供給大於需求,另外,我國電力區域供需偏離度逐年下降,2015年降至41.75%。由於我國電力北部電力供給不足,須由中南部電力調度,且預期未來北部電力需求仍會逐步上升。

虛擬電廠的優點包括:可提供特殊電力品質需求之用戶(如大型醫院、軟體與製造科學園區、金融中心、研究機構)、解決區域電力供給瓶頸、使偏遠與負載不高地區電力自足、維持輸電品質、發展低碳電力等優勢。若我國積極發展分散式電源技術,並建構虛擬電網,將可提高我國電網供需效率,有效降低我國電力區域供需偏離度,並提高電力系統供電可靠程度,以改善能源安全。

圖4、我國電力區域供需偏離度趨勢與電力區域供需差異[4][5]


參考資料

[1] Japan to test 'virtual power plant' for renewables, NIKKEI ASIAN REVIEW, 2016/07/14.

[2] 日本關西電力、日立製作所及三菱商事等合作構築再生能源供需綜合性控制系統,經濟部國貿局,2016/07/19。

[3] Electricity Review Japan, FEPC, 2015/08/10.

[4] 台電系統介紹

[5] 能源統計資料查詢系統





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