〈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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同時也有2部Youtube影片,追蹤數超過2萬的網紅賓狗單字Bingo Bilingual,也在其Youtube影片中提到,【時間碼】 00:00:07 step down 下台:南韓統一部部長下台 00:00:50 tension 緊張情勢:中印邊界衝突 00:01:58 plead guilty 認罪:加州大火,電力公司認罪 00:02:58 de facto 實質上的:蕭美琴擔任駐美代表 00:04:33 lid ...
加州電力 在 媽媽監督核電廠聯盟 Facebook 的最佳解答
核二廠一號機即將停機 台灣電力的負載管理與儲能需加速(06/28/2021 Upmedia上報)
💥核二廠一號機近日因燃料池爆滿、高階核廢料無處去而提前停機。因為5月的兩次限電事件,讓社會高度關注台灣的供電穩定問題。
⚡因應核二停機,台灣的電力供應會受到什麼影響?
⚡面對極端氣候造成的用電需求變化,台灣能夠如何因應?
⚡非核家園的最後一哩路,經濟部與台電還需要多做些什麼,才能增加社會對供電的信心?
作者:趙家緯 / 台灣環境規劃協會理事長
因著5月中兩次限電事件,導致民眾對於電力供應的憂慮,亦見諸多評論,意欲藉此事件,導向燃料池爆滿的核二一號機不應於七月一日停機,或藉此操作核二停機後產業生產成本將大漲之論點。但若盤點台灣電力系統現況以及國際經驗,此類論點均不符全球能源轉型趨勢。
核二停機不缺電
大眾更關切的是核二一號機七月一日停機後,臺灣是否可確保供電穩定,以避免5月中的限電事件重演。依據台電最新夏季尖峰供需規劃,在考量到今年景氣暢旺下,導致工業用電需求增長比預期高,故已經今夏尖峰負載由原推估的3831萬瓩調升至3900萬瓩,以此進行供需規劃。而由於5月中限電事件發生時,仍有許多機組處於歲修之中,淨尖峰供電能力約在3900萬瓩左右。但在機組陸續完成歲修下,雖因核二一號停機減少98萬瓩,但隨著林口三號機、大潭與興達燃氣機組完成歲修,今夏淨尖峰供電能力可達4300萬瓩。因此備轉容量率,除七月時將略低於10%以外,均可在核二停機下,維持10%的水準。
但5月17日的限電事件,則突顯了臺灣電力管理的重點要提前進入以因應夜尖峰為優先的新階段。若參考最新全國電力資源供需報告,夜尖峰值為日尖峰的95%,因此今夏夜尖峰約在3700萬瓩左右。且由於近期水情穩定,抽蓄水力可充分發揮作用,故扣除目前淨尖峰供電能力最高可達300萬瓩的太陽光電,則今夏夜尖峰供電能力仍可維持在4000萬瓩左右,備轉容量將達到電力系統學者所建議的可確保供電穩定的280萬瓩之水準。由此可知所為核二一號機停機,臺灣缺電風險將大增的論調,並不符合實情。
邁向非核的加州電力管理經驗
在能源轉型過程中,如何因應電氣化與極端事件所帶來的供需壓力,確保供電穩定,這是各國電力監管單位均共同面對的問題。預計於2025年淘汰所有核電廠的加州,於去年8月中時,因熱浪之故,用電負載激增,導致二十年來首次施行分區限電,影響約50萬戶。而加州電力調度處(California Independent System Operator)公布的肇因分析(root cause analysis)報告中,列舉下列三大因素:
一、電力負載需求預測未能考量氣候變遷導致的極端熱浪,現行需求預估為考量發生頻率為三十年一次高溫的影響。
二、能源轉型過程中的電力資源規劃不夠周延,未能確保夜尖峰負載需求。
三、日前電力市場運作漏洞,低估當日供給需求以及投標機制設計誤導當日仍有電力出口餘裕。
為了避免上此類情形重演,加州公用事業委員會在今年三月頒訂2021與2022年夏日尖峰因應規劃,核可各電力公司採取下列措施,因應這兩年的夏日尖峰:
一、各大電力公司須與媒體合作,共計每年以1200萬美元的預算,推廣民眾節電警訊通知(Flex Alert)機制。
二、關鍵尖峰電價時段修正至下午4點到晚上9點,方可藉由價格又因抑制夜尖峰需求。
三、增加需量反應誘因,如需量抑制費率每瓩增加1.5美元。
四、要求電力公司強化需量反應與儲能,提升備用容量率至17.5%。因此驅動了加州今年度新增170萬瓩的儲能電池容量。
雖然此限電事件發生後,時任美國總統川普批評將此歸因為加州大力發展再生能源所致,而許多媒體亦關注其如何確保發電占比8%魔鬼谷核電廠(Diablo Canyon)2025年除役後的供電穩定。但加州政府在此20年首次大規模分區限電事件後,仍是堅持其政策方向,持續以2030年時再生能源於電力結構占比提升至60%為政策目標。
非核達半途,健全管理提升信任
隨著6月底核二一號機的停機,伴同已進入除役程序的核一,臺灣的非核家園之路,可說已完成一半。然而今夏對能源轉型的挑戰,除了實質的供電安全,還有8月底的核四公投。而根據民調,民眾在可確保供電穩定之下,對非核家園的支持度均可超過7成。因此如何在5月中兩次限電事件發生後,提升民眾的供電穩定的信心,經濟部與台電應採取下列三大步驟。
首先在是妥善的資訊揭露。日本與韓國電力公司均會在每年夏季尖峰前,公布「夏季尖峰供需展望」,說明如何因應此次用電尖峰。而加州也在去年歷經20年來首次的大停電後,跟大眾說明今明兩年的因應作為。然而台電始終缺乏此機制,僅仰賴零星的新聞稿,或是未來兩個月的備轉燈號預測,是不足以跟各方對話。
再者為全面提升需求管理的強度,針對夜尖峰的需求特性,調整需量競價費率與時間電價時段。根據台電評估,隨著太陽光電的增加,晚上6~8點的夜尖峰將是電力管理的最大考驗。故應搭配已完成佈建的百萬具住商用戶的智慧電表,設計相應的需量管理與時間電價方案,達到抑制夜尖峰的成效。
第三則是加速儲能系統的建置。過往台電大幅仰賴抽蓄水力作為儲能之用,但在百年大旱之下,抽蓄水力的發電能力亦受水情限制,故經濟部與台電更應加快儲能系統的佈建。除現有的藉由採購或輔助服務市場的方式以外,更應思考如何藉由再生能源躉購費率的設計,將再生能源業者設置大規模案場時同時設置儲能,並應加速與電動車業者合作,整合電池交換站可提供的儲能資源。此舉不僅短期內可大舉提升臺灣供電安全。中長期而言,臺灣邁向淨零轉型之時,再生能源占比一定要達到80%以上,因此加速儲能佈建,是最無悔也是最具前瞻性的基礎建設投資。
完整內容請見:
https://www.upmedia.mg/news_info.php?SerialNo=117064
#分手吧我們不核四
#核四公投17不同意
#核四公投案讓我們一起投下不同意票
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加州電力 在 賓狗單字Bingo Bilingual Youtube 的最佳解答
【時間碼】
00:00:07 step down 下台:南韓統一部部長下台
00:00:50 tension 緊張情勢:中印邊界衝突
00:01:58 plead guilty 認罪:加州大火,電力公司認罪
00:02:58 de facto 實質上的:蕭美琴擔任駐美代表
00:04:33 lid 蓋子:馬桶蓋很好用
00:05:22 推薦泛科學文章延伸閱讀
00:05:30 簡單複習
【step down 下台】
South Korean Unification Minister offers to step down.炸毀
統一部部長請辭
南韓的統一部:負責處理兩韓關係
統一部部長下台,就是 step down
https://edition.cnn.com/2020/06/17/asia/south-korea-unification-minister-intl-hnk/index.html
【tension 緊張情勢】
The foreign ministers of China and India agreed to "cool down" the tensions.
中印邊界衝突
20 位印度軍人死亡
吵什麼?EP27 就講到了印度跟中國的邊界:有高山連綿,國界那條線?
總覺得,自己吃虧
小時候學校桌子會畫線,吵過界
吵到動手動腳
這樣的緊張情勢,就是 tension
https://www.aljazeera.com/news/2020/06/china-doesn-clashes-india-live-updates-200617075318924.html
【plead guilty 認罪】
PG&E pleads guilty on 2018 California Camp Fire.
一年多前,加州北部發生大火
燒快兩萬棟房子
85 個死PG&E 電力公司電線老舊,不維修更換沒有遵守加州法律規定造成大火
認罪了
認罪 plead guilty
https://www.npr.org/2020/06/16/879008760/pg-e-pleads-guilty-on-2018-california-camp-fire-our-equipment-started-that-fire
【de facto 實質上】
Hsiao Bi-khim has been appointed Taiwan's de facto ambassador to the United States.
第一位女性駐美代表
駐美代表 - 住在美國,跟美國「搏感情」,打好關係解釋 de facto 實質上 vs. 法律上比如說慈禧太后垂簾聽政,看起來不是皇帝,但其實掌管中國:de facto
de facto ambassador
國際上不算國家,爭議
https://focustaiwan.tw/politics/202006160029
【lid 蓋子】
Flushing the toilet with the lid up creates a cloud of spray.
沖馬桶有沒有蓋?細菌跟病毒
可能旋轉跳躍到你鼻孔前所以蓋一下
武漢病毒 not sure
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加州電力 在 錄低香港 DocHK Youtube 的最讚貼文
思浩大談美國加州為防山火,決定預防性斷電!(大家真風騷)
隨著聖安娜風越來越近,美國加州兩大電力公司相繼宣布將進行預防性斷電,以避免線路故障引發野火。據報導,這次斷電將影響南北加州共幾十萬戶居民。
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