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台灣現場

虛擬電廠,台灣能源發展的新解方

《遠見雜誌》社長楊瑪利,《遠見on air》podcast頻道,訪問許志義教授。遠見資料庫

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7月18日,遠見ESG共好圈與台灣能源數位轉型產學技術聯盟即將首度合作,主辦「淨零轉型下的電業革新」高峰會,聚焦在虛擬電廠暨電網韌性的討論。

遠見ESG共好圈由《遠見雜誌》在二年前成立。是一個永續學習、共好共學共榮的舞台,不定期舉辦參訪、學習與論壇等活動。而台灣能源數位轉型產學技術聯盟成立於三年前,聚焦探討的課題就是虛擬電廠技術服務與商業模式的推廣。

今年五月,核三廠正式除役,台灣正式進入非核家園,但台灣電力到底夠不夠,會不會缺電,深深困擾國人。未來台灣電力應該如何發展?解方又在哪裡?

在7月18 日論壇進行前,《遠見雜誌》社長楊瑪利,特別在《遠見on air》podcast頻道,訪問許志義教授,深入探討他對台灣電力未來的看法。以下是專訪精華:

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楊瑪利問(以下簡稱問):老師三年前為何會成立台灣能源數位轉型產學技術聯盟?聯盟聚焦在哪些領域?

許志義教授回答(以下簡稱答):台灣能源產業跟電力市場,正處於一個轉型的關鍵時刻。其實全世界都是這樣子,這是一個不可阻逆的浪潮。其中「數位」這兩個字,就是能源轉型最重要的關鍵之一。

從2017到2021,我擔任台電獨立董事,一直努力推動電力需求面用戶側的管理,也就是從電力消費端「需求面」的資源,讓它形成與發電端「供給面」互補的雙贏關係。後來台電終於在2021年成立了「電力交易平台」。

2021年7月底我從中興大學退休,到中華大學擔任特聘教授,專注在推動產學合作,申請了國科會支持,成立「台灣能源數位轉型產學技術聯盟」。2022年2月1日正式成立,可以說三年有成,現在有146個產業界跟學術界的會員,已舉辦超過100場線上線下交流活動。

我們聚焦的課題就是:虛擬電廠技術服務與商業模式的推廣。這是聯盟成立很單純的一個使命。

問:請教授說明一下,什麼是虛擬電廠?為什麼這麼重要?這對很多台灣人來說,還是很新的概念。

答:舉個例子可能比較清楚。張三的住家屋頂上有太陽能。李四的公司有一個大的電池,趙五工廠在必要的時候,可停掉一部分不需要連續運轉的設備來省電。這些本來都分散在各處,市場上不同決策者的各種小設備,本來是沒有什麼影響力的,但透過虛擬電廠的軟體系統平台,能把它們串連在一起,集中調度跟管理,這就像一個真正的電廠一樣運作。

總之,各種分散式的電源設備,包括住家大樓自用的小型發電機、儲能電池、甚至電動車、不斷電的UPS、空調設備、熱泵系統等等,都可構成虛擬電廠的一部分。這裡面包含了發電、儲電、用電,甚至還可以幫忙穩定電網。也就是說,它可以擔任台電系統的牛棚投手。

若把台電比喻成為投手,它不斷把電發出去,把球投出去,但有的時候投手的手會扭到或者出狀況,台電的發電廠出問題的時候,傳統就稱它為「跳機」。

電廠跳機的時候,虛擬電廠就可很快速地上場,短時間甚至是瞬間毫秒就可取代台電的發電投手,來避免電力失衡。這個就是虛擬電廠快速反應運作具有彈性的特色。例如:101大樓當年為了取得大樓(綠建築)鑽石級認證,它就參加了台電的虛擬電廠。地下停車場空調設備可暫停一個小時。在此情況下,平常就可擔任台電的牛棚投手,台電會給一筆相當不錯的牛棚費。

圖/各種分散式的電源設備,都可構成虛擬電廠的一部分。示意圖。unsplash by johnmcclane

問:所以虛擬電廠的概念,是不是跟Airbnb或 Uber一樣,你家車子不用的時候可以去載客,房間不用的時候可以當旅館,電力不用的時候就去坐台電的牛棚?

:可以這麼說。想想看,Uber跟Airbnb,它們的社會外部性不是那麼的強。而台電現在要到處去蓋電廠,是所謂「鄰避設施」,大家都會反對!而電廠蓋出來之後,一年可能又用不到100個小時,但一年有8760個小時,為了滿足那短暫的需求,你不如讓這個社會,大家資源共享,充分利用用戶端的資源,推廣虛擬電廠的發展。這也展現了這個社會命運共同體、以實際行動帶來生活轉型,同時也展現了的社會韌性。這樣互助合作的社會,是值得敬佩的。

 問:電網韌性又是什麼?如何提高台灣的電網韌性?

:電網的韌性可以分表前跟表後。表前就是在台電的發電端,或者我們講電網端。表後就是在用戶端的那些資產設備。

例如,去年4月3日早上7點58分的花蓮大地震。台電機組很多跳機,造成電力短缺。這時候因台電已有虛擬電廠,特別是儲能電池反應速度非常快,以秒為等級的,當時快速補充上了台電跳機的一部分缺口。當時電網頻率沒有下降到59.2,否則就分區輪流停電了。

這代表台電事前採購虛擬電廠的儲能電池是勉強足夠的。接下來,就是抽蓄發電上場,這比儲能電池反應稍微慢一點,所以是接下第二棒。再接下來,8點多太陽起來了,太陽能發電補上來,再加上天然氣發電機主的快速反應,403就是一個很好的例子來說明「表前」電網的韌性。

那表後是什麼呢?比方今年七月初的丹娜絲颱風,造成了很多地區停電。由於這一次表前的電桿電線電網毁損幾乎是空前嚴重,修復期很長,在中央電網失能的情況下,表後若是自己有智慧微電網或者是有電網形成Grid forming的虛擬電廠,那也可以維持獨立自主的供電。

例如:先進國家開始推動V2H電動車至家庭的虛擬電廠,也就是車主會在毎日電價最便宜的時段,把電動車充電充到飽。白天把電動車開出去,晚上開回家,車上的電池仍然有餘電,可直接提供給家庭使用。這也是一種表後的電網韌性。

問:虛擬電廠對台灣人是很新的概念,但在國際上,許多國家早就在推動了,可否分享國際經驗?

答:以美國能源部為例,他們出了兩版虛擬電廠的白皮書。第一版是2023年9月,標題是「商業起飛:虛擬電廠」(Commercial Lift-off:Virtual Power Plant)。報告書中提到,到2030年,虛擬電廠會成長三倍,占美國的10%到20%,取代尖峰發電的容量。

到了今年1月,他們又出版了第二版VPP白皮書。跟第一版最大的差別是這一次預估會成長三到五倍,增加更多,而且每年會節省配電線系統的100億美元電網支出。

問:所以以虛擬電廠也有助於解決缺電嗎?請問要如何正確地看缺電問題?

答:其實缺電不是yes或no的問題。若問yes或no,要你選一個,這是假議題!缺電的真相,永遠是一個機率問題,會隨著你備用容量、輔助服務的多寡,電網壅塞的嚴重程度,形成一個缺電的機率分配。

因為用戶才是你電力公司存在真正的價值與目的,所以你的用戶若是因為缺電而造成損失,這「缺電成本」乘上「缺電機率」,就應該等於你蓋最後那一部電廠的邊際成本。這個就是公司治理與投資學最基本的一個理論。

我在台電擔任獨董的時候,最緊盯的一件事,就是台電公司有沒有去了解各行各業的「缺電成本」到底是多少,然後來決定要蓋多少電廠。而不是盲目地隨著媒體或一些網紅的意見就蓋電廠。

例如,2003美國加州政府曾經出版了一本綠皮書,從四個不同的角度,分別進行電力需求面管理(亦即虛擬電廠)的成本效益評估,包括:參與者角度、消費者角度、執行者角度、整體社會角度,很科學很嚴謹地判斷每一個執行方案的合理性,而不是直覺式地以「缺電、沒缺電」來決定政策走向。

如果大家願意靜下心來去探討「缺電成本」跟「缺電機率」,會遠遠比你只是問「有沒有缺電」,然後就把你劃分成,你是藍的,你是綠的,互相讓中產階級對立起來。我認為「缺電機率」跟「缺電成本」是多少,這才是我們今天社會上,真正應該專注的兩個問題。

圖/許志義教授建議將虛擬電廠納入整體電源開發方案,讓虛擬電廠在台灣有合理的市場占比。示意圖。unsplash by Raisa Milova

問:今天的訪談真的很寶貴,把虛擬電廠的重要性與未來性說得很清楚。最後老師有沒有什麼要補充的?

答:我當然誠懇地希望台灣社會能夠更認清虛擬電廠的本質。不管你是大樓的管理委員會,或者工廠公司的中小企業主,只要你們的電表是裝了智慧電表的,你都應該有機會,而且也可以獲得一筆不錯的坐牛棚的牛棚費,來參與虛擬電廠這樣的一個業外收入。一方面以實際行動來落實節能減碳,第二方面也為這個社會電網的韌性,貢獻一份 ESG 的力量。

至於台電公司,我希望能以更開放的心胸接納更多的虛擬電廠(電業法所謂的特定電力供應業)容量及能量,尤其在電力壅塞的配電饋線,允許虛擬電廠「逆向回送」電力至電網。同時,電力交易平台能開設更多新的交易商品,例如:穩定電壓的輔助服務。

政府有關單位也應該借鏡美國能源部的政策,將虛擬電廠納入整體電源開發方案,讓虛擬電廠在台灣有合理的市場占比。

我覺得這是創造「三贏」。對台電是一件好事,對各行各業業參與者本身是好事,對整體社會也是一件好事。

延伸閱讀:台電燃氣與水力發電打造穩定供電方程式,加速能源轉型!

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