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助攻能源轉型 台電V2G雙向回饋電池交換站成虛擬電廠

台電2021年推出全球首座電動機車專用的V2G電池交換站,圖為台電綜研所副所長沈德振(左)與台電綜研所副研究員吳成有(右)。DIGITIMES

台灣朝智慧城市與能源轉型又跨出新一步。電動車市場持續擴大,台電看準電池交換站的成長潛力,與Gogoro攜手合作完成雙向饋電技術的驗證,在台電綜研所樹林所區建置了全球首座電動機車專用的V2G電池交換站。

未來結合電能管理系統可智慧排程充電,Gogoro電池交換站不但能為電動車充電,還可在必要時機接受即時調度、化身成虛擬電廠,將站內的電池儲能電量回傳,共同強化電網的穩定,讓電動車充電站從電能消費者轉為電能供應者。

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台電自主開發智慧化管理平台(Energy management system;EMS),作為V2G電池交換站之虛擬電廠的控制系統,各種電力資訊一目瞭然。DIGITIMES

因應國內電力需求持續成長,台電努力發展多元化的電力來源,除了跳脫既有單純蓋電廠的供電思維外,結合智慧電網、儲能系統等面向強化電力的供需管理。

台電綜研所副所長沈德振表示,因應2025年再生能源要達到佔發電之20%的能源轉型目標,綜研所參考海外相似情境國家的能源發展方向,透過整合資源規劃,評估長期能源配比、能源轉型與淨零排放政策目標達成之方法與對策。

台電綜研所持續突破電動車輛只是用電負載的技術限制,2020年完成Nissan Leaf電動汽車電能回輸電網及自動調頻輔助服務功能的技術驗證。依研究計畫的規畫,2021年與Gogoro進行「電動機車電池交換站電能回輸試驗設備」的研發。

台電綜研所副研究員吳成有表示,本計劃的研究核心有兩個,一是對低壓分散式電池交換能源網路雙向饋電技術進行驗證,打通電動載具與電網之間電力的雙向流動,才能把電動車變成虛擬電廠(Vehicle to grid;V2G)。二是自主開發建立智慧化管理平台(Energy management system;EMS),整合資訊流、通訊標準輸入,串接金流、電價與虛擬電廠的顯示介面,才可對接下一步可行的商業模式。

雙向饋電增加了電能應用的彈性,也讓分散式的小資源能有機會經由聚合商(aggregator)的整合,參加電力市場的交易。雙向饋電讓電池交換站從電能的消費者(consumer)轉變為電能的供應者(producer),為電網的穩定提供助力。

談起下個目標,吳成有表示,未來計畫將本次的成功經驗,活用到電動巴士的V2G系統上,針對電力、資訊、商業模式進行優化開發。同時透過智慧化資訊平台將各類型的電動車、再生能源、儲能系統及用戶端的可控負載項目全部串連一起,一步步驗證虛擬電廠所需的技術,並成為台電在電力市場上的示範。

根據統計Gogoro在全台灣建置的電池交換站達2,186座,電池交換機櫃超過10,600座,單一電池的交換站最多能儲存約333瓩的電能,包含機車內的電能,總量約1.3GWh,足以提供台北市運行43分鐘的電力需求。

台電訂立三目標 發展虛擬電廠前先搞定ICT、IoT

沈德振表示,在電力市場的交易上,聚合商要清楚瞭解分散式的虛擬電廠連接、聚合哪些不同類型的資源,並依電力需求將資源媒合到所需市場,以達成電網穩定平衡的目的。虛擬電廠要發揮其效果,必須先有先進的資通訊技術(ICT)與完整的物聯網(IoT)設備來處理大量的資料。台電綜研所扮演台電的智庫角色,透過技術領導、技術支援、場域驗證,提供台電在前瞻技術研發測試上的解決方案。在協助發展虛擬電廠上,台電綜研所有三段階段性目標。

短期目標,從技術著手,研發虛擬電廠先進資通訊相關技術,並在綜研所樹林所區的微電網場域,進行虛擬電廠技術驗證與試行平台建置。中期目標,調整、完善法規制度面,研究分析國外推動虛擬電廠的法規,並對我國現行法規進行盤點,選擇適當場域進行先導實施計畫。

長期目標,創造新的商業模式,為電力交易市場提供輔助服務,建構區域能源市場,成為電力公司的電能管理之一,並以用戶群代表整合參與需量反應等各種模式。

穩定供電是能源轉型過程的首要考量

極大化綠能及再生能源是全球的共識,但各國所處的情境卻不盡然相同,台灣高達98%的能源仰賴進口,本身是個獨立的電網系統,缺乏其他電網的連結與支援,加上發展再生能源易被天氣影響,發電有間歇性等特點。

要如何確保電力調度的順暢與穩定供電,是台電在能源轉型過程中首要考量的部份,而虛擬電廠是聯手民間擴大電力儲能的一種方式,對穩定供電有正面效益。

除了持續提升太陽光電、陸域與離岸風電等再生能源的併網容量外,台電綜研所也運用AI人工智慧與大數據技術精進再生能源預測,並針對台灣地理環境特有的優勢,積極研發地熱、海洋能、小水力發電、零碳替代燃料(氨與氫能)等其他新綠能科技。

同時,在產官學研的合作連結上,積極推動國際資通訊標準(例如:IEC61850),對接國外先進電業與研究機構的技術革新,接軌國際綠能供應鏈。

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