〈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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專設電動車電表 在 Re: [電車] 台電推專設一戶EMS系統- 看板car 的推薦與評價
剛好幫家裡社區搞定停車位充電樁申請與安裝全部的流程，
以下是跟工程技師、台電業務人員跟台電竣工會勘人員討論
的心得
住戶自有車位安裝充電樁目前有兩種模式
1. 利用住戶自有電表表後拉線至住戶車位設置充電樁
2. 增設專用電表並配合EMS拉線至住戶車位設置充電樁
第1種方式用住戶自己家用電，完成安裝後充電收費就不關
社區的事; 第2種透過軟體管控系統跟使用者收取電費，因為
專用電表是以社區名義設置，社區要制定電費收取標準
工程費用有幾種
1. 集中式走線槽、分電盤等基礎硬體建置費用
2. 線槽或分電盤到自有車位佈線設樁的費用
3. EMS系統與金流收費管控系統費用
4. 台電用電設備變更甚至電表表後電流容量開關擴大申請
5. 專設電表費用
不管哪一種方法，都最好建置集中線槽，也需要線槽到自家車
位這段佈線設樁費用。
EMS除了需要系統費用外，也需要另設分電盤與專設電表費用。
表後理論上需要台電用電設備變更申請報竣的代辦費用，甚至表
後電流容量開關擴大(例如原本50A變更成75A)的費用。
EMS系統廠商給的報價大概一組二十萬上下，一般視停車場樓層
數或大小而可能不只需要一組。一般集中式線槽跟分電盤整體硬
體的費用其實比EMS貴。很多案例一兩百萬以上的裝置費用，其
實除了EMS外，主要貴在硬體。這一塊費用一般來說叫委員會或
者社區出，其實很難通過，很多做法是登記用戶先掏錢建制，後
面需要安裝的人再付錢平攤加入。
就算採取表後，其實也需要集中線槽的建置成本，可能只少了提體
分攤的EMS系統跟分電盤費用。不過，另外每一戶需要另付台電用
電設備變更費用，電錶容量比較小的需要申請擴大容量開關，還有
從表後拉線比較長的線材材料跟施工費用。
當然偷雞的做法是不跟台電報竣增設充電樁用電設備變更，台電目
前雖然有規定要用電戶報竣工，但其實沒有罰則。另外，也可以冒
著比較大自家跳電的風險用原本容量比較小的電表表後容量開關，
所以這一塊看社區跟自己家怎麼評估與要求。
EMS系統難就難在很多費用要不然就是登記戶分攤並取得社區同意
安裝，要不然就是社區先出然後用社區名義安裝，這個要達成一致
意見比較麻煩。
表後除了看社區要不要統一裝線槽外，很多費用回歸到申請人自己
負擔，如果社區比較不要求的，後面很多費用甚至可以忽略。
至於兩者對於社區整體用電的影響個人認為現在沒有太大差別，社
區的電動車數量有限，而且通常不會剛好一起同時間充電，因此不
管EMS分配還是通過自家表後都不是太大問題。不論是EMS只能分
配每台車少少電流，還是表後用電量超出社區配電室的既有台電設
備容量，基本上都不太會在電動車佔比這麼小的時候發生。
EMS優點是可以再多台車充電時再一定容量下分配每台車適當電流，
但是表後也可以透過表後充電樁分線的breaker容量，與充電樁本身
充電設定來控制，例如真的有用電壓力，社區可以要求表後的充電樁
breaker從常見的40A降低至30A甚至20A，然後充電樁本身設定電
流上限從常見的32A降低到20A以下
一般大樓住戶跟台電之間的權責分界點是在住家電表前，也就是整個
配電室設備都是台電負責的範圍。即使採取表後，如果依規定跟台電
送審獲得同意，就算最後超出現有設備容量上限，台電還是有義務要
負責去增加設備容量，唯一的限制就是大樓本身配電室的空間夠不夠
新增。所以不用去煩惱採取表後的話，跳電誰負責。都是台電負責。
因此比較嚴謹的管委會，通常還是會要求要取得台電報備核准。
其實安裝商跟工程技師很多也不跟我們強推EMS系統，我甚至追問可
不可以安裝EMS，還被對方勸說不要用。台電相關人員其實也很為難，
他們其實知道推EMS的成本跟阻力在哪裡，但是大家也都知道用EMS
其實就是間接在幫台電省成本，因為他們不用花錢幫你們社區擴增配
電設備，其實推EMS不是台電怕缺電的關係。
以上大致說明
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