能源知識庫

摘要

因應再生能源發電占比增加，在歐盟國家中實施10個能源試點計畫，研究未來的電網如何工作，目的在開發所謂的「智慧電網跨功能解決方案」，將能源分配及儲能技術的整合最佳化。

InteGRIDy於2017年1月啟動，至2020年12月結束。來自10個國家/地區總共30個合作夥伴將攜手合作，這些國家包括塞浦路斯、法國、希臘、義大利、葡萄牙、羅馬尼亞、西班牙、及英國。

試點計畫基於四個主要支柱：需量反應、智慧化配電網、儲能及電動車的電網用戶智慧整合。

InteGRIDy總預算為1,580萬歐元(=NT$51982萬，匯率=32.9TWD/EU R)，目標首先著重於整合現有技術，以實施智慧電網分配平台。具體來說，InteGRIDy合作夥伴主要是針對低壓（LV）和中壓（MV）電網提供“智慧電網能源服務”。InteGRIDy正在整合的技術包括：數據分析、模擬分析、人機界面(Human Machine Interface ,HMI)、及數值訊號處理器(IVP)等，以尋求具有複雜的分層框架下的可整合操作的工具。

InteGRIDy提供企業對企業（B2B）、企業對消費者（B2C）和企業對企業對消費者（B2B2C）的市場環境解決方案。

塞浦路斯大學被選定為一個重要的綜合試點地區。目前在屋頂和地面上都安裝了超過400 kWp的PV(太陽光電)裝置，大學校園內的許多建築物都具有用於控制供暖/製冷的建築能源管理系統（BEMS）。大學校園內的大型光電園區（10 MWp）和電池儲存（7.5 MWh）處於設計階段，未來微電網的監控將透過位於園區內多個節點內的傳感器和先進的智慧電表基礎設施來進行。

塞浦路斯大學試點計畫的主要挑戰是本地資源利用最佳化，將能源成本降至最低。該計畫測試兩個案例：第一個案例與尼科西亞市的塞浦路斯大學校園內的微電網併網運行。第二個案例聚焦在塞浦路斯島內的分散用戶，使塞浦路斯電力局的配電系統運營商（DSO）可以利用需求彈性的好處。 所有選定的用戶都安裝了太陽光電(PV)裝置，並帶有兩個獨立的智慧電表基礎設施，從而使試點計畫能夠連結生產數據和消耗數據。計畫負責人稱此試點方法為「能源社區建設與運營解決方案」，尤其是商業實體、工業區、及當地社區，將允許能源社區成員之間利用各種協同作用進行共享。

塞浦路斯大學試點計畫包括大學校園內的中央能源管理系統，該系統與存儲管理系統連接，通過需量反應優化引擎中的開放介面通訊協議進行接口。 該解決方案包含必需的組件：智慧傳感器、即時通訊、及PV預測工具，將塞浦路斯大學轉變為“生活實驗室”。該大學將致力於利用自己生產的再生能源（RES）滿足其所有電力需求。DSO可以利用塞浦路斯的可控微電網和可控用戶來解決各種電網問題，包括違反電壓曲線，電網壅塞問題和電能質量下降。

InteGRIDy的跨功能平台將用於結合智慧電表基礎設施提供的所有訊息，應用於RES生產、能量存儲和能耗。透過微電網中已安裝的傳感器系統，增加可控性和能量流效率。該平台將由分散式參與者使用，向DSO提供輔助服務，實現一種可控制的新型需量反應，InteGRIDy重要的效益如下：

為教學和研究創造世界一流的學習環境。

深化永續能源專業知識和能力。

致力於先進能源研究和開發的設施。

支援社會及經濟發展

評析

根據Navigamt Research 2019年第二季的全球微電網系統累計裝置容量占比，亞太地區近期裝置容量領先全球，占37%；北美地區占33%；歐洲地區占11%[2]。

目前全球微電網應用領域以偏遠地區(42.3%)及商用及工業用(25%)為主，二者的市占率近70%，其餘約30%則主要應用於社區、配電公司、機關與校園[2]。

過去微電網興起的利基點是「維持弧島模式的自己自足供應」及「降低電力長距離輸送困難」。然而，隨著再生能源分散式電力及儲能技術興起，區域微電網整合及併網，可提供智慧電網更多元的電力來源及彈性調控，加強重要社區的供電可靠度，減少無預警斷電損失，強化電網運轉靈活性及復原韌性。

歐盟推動InteGRIDy試點計畫，即在探索與創造微電網產業界發掘不同的產品組合與商業模式的獲利來源與商機。未來分散式電力設備搭配微電網系統為電力系統技術發展的長期趨勢。

目前除了歐盟InteGRIDy的賽普勒斯推動「能源社區建設與運營解決方案」，新加坡在智慧電網的建置也積極朝向智慧城市及能源社區的整合性微電網進展，例如：新加坡在騰格省建立第一個智慧能源小鎮，該小鎮將整合各種能源解決方案及新加坡技術學院的校園內建造新加坡首座實驗性城市多能源微電網，目標是實現零排放[7]。波多黎各是美國在加勒比海地區的一個自治邦，它提出整合資源計畫，宣示在2022年以前完成1.38GW的太陽能加920MW的儲能系統[8]，將島內電網分為8個微電網，每個微電網可以容納較小的微電網以支援偏遠地區。

台灣因應未來社區型微電網應用趨勢，在工研院台南六甲院區建置微電網測試場域，並吸引產業界共同合作。在測試場域內，不僅設有太陽能板，還包含5個貨櫃的儲能設施、能源管理系統，技術關鍵在於如何智慧調控能源配置。透過智慧調控，工研院的微電網系統測試場域年發電量約51.8萬度電，占六甲院區年負載用電量約20%，約等於100戶四口之家一年的用電量，若以一度電3元計算，一年能為六甲院區省下155萬元[3]。

台灣在離島型的微電網已建立實務操作經驗(PV+儲能系統)，包括澎湖東吉島(86kW PV及180kWh儲能系統，2017年)[4]、及澎湖七美島(1200kW PV、600kW風力及300kWh儲能系統，2019年)[5]，台灣本島的第一個社區型微電網於2017年設置於烏來的福山社區[6]。

隨著智慧電網區域電力品質彈性輔助服務，及大型綠色資訊中心機房的電力需求等利基市場商機浮現，台灣可從現有的已建立的微電網實務操作經驗，參考歐盟InteGRIDy試點計畫的微電網併網運行及需量反應跨功能整合，一方面提升我國智慧電網的彈性調度空間，另一方面亦有助於提升我國微電網系統產業進入開發中國家電力基礎建設市場的系統整合技術競爭能力。

參考資料

[1]inteGRIDy’s Push for Energy Self-Sufficiency: Lessons Learned from EU Horizon 2020 Cyprus Pilot. (2019.12.09),https://www.tdworld.com/distributed-energy-resources/article/21112398/integridys-push-for-energy-selfsufficiency-lessons-learned-from-eu-horizon-2020-cyprus-pilot

[2]工研院，工業局智慧電網產業研究計畫期末報，2019.12。

[3]聯合新聞網，綠能科技大步走/微電網系統再生能源有力後援，2019.02.01。https://udn.com/news/story/6905/3626686

[4]中時電子報，東吉島建國內首座離島微電網，2017.05.04。https://www.chinatimes.com/realtimenews/20170504004826-260405?chdtv

[5]中國時報，離島七美設智慧微電網，2018.02.25。https://www.chinatimes.com/newspapers/20180524000698-260102?chdtv

[6]林法正，台灣微電網技術之發展現況，2018.11.12。

[7]Singapor’s SP Group created the global benchmarking framework to guide smart grid development. https://www.tdworld.com/grid-innovations/smart-grid/article/20973463/a-look-at-the-worlds-first-smart-grid-index

[8]A review of grid modernisation drrorts in the US. http://clarioneventsmedia.com/Media/SmartEnergy/2019/2020Issue1/index.html?r=9