第118期
2022 年 09 月 14 日
  北美智权官网 历期智权报   订阅北美智权报  
 
创新型智能能源产业趋势:虚拟电厂
吴碧娥/北美智权报 编辑部

电力市场正在变革,创新型智能能源系统未来将主导电力市场的发展。虚拟电厂(Virtual Power Plant;简称VPP)有别于传统集中型电力系统及分布式电力单元,可望成为电力市场营运的新模式之一,除了德国、日本正在发展商用的虚拟电厂,台湾电力市场同样也在转型,台湾经济主管部门规划2025年将建置1.5GW储能系统[1],业者认为台湾也有发展虚拟电厂的条件。

日出的免费图片
图片来源:Pixabay

国际电力市场三项主流趋势

全球的能源系统正在转变,世界经济论坛(WEF)强调未来电力系统的新趋势为:低碳化(Decarbonization)、数字化(Digitalization)及去中心化(Decentralization)。

(一)低碳化:分散的再生能源不断加入电网,国际能源署(IEA)认为,再生能源占比由 2020年29%增加到2050年的70%,其中太阳能(PV) 与风力将占整体电力供给的一半;
(二)数字化:数字化技术将使能源系统更加连通、智能、高效、可靠及永续,能源数字化开展出丰富多元的电力商用模式,在数字化数据、分析及连通性间,随着分析和计算能力的进步,能以更快的数据传输,提供更好的连接性,数字化在能源领域的应用更广;
(三)去中心化:依全球净零排放的能源路径,能源系统要全面转型,电力是能源系统的核心,电力的生产及使用行为的改变,商业行为与商业模式都将有别于过往。

大同智能董事长叶惠青出席「台湾能源净零转型研讨会」时指出,国际能源数字化发展快速,依据IEA 2019年所发布的能源效率与数字(Energy Efficiency and Digitalisation)报告,世界能源系统正在经历巨大的变革,集中和分散的再生能源不断加入电网,能源消费的电气化正在增加,而同时消费及生产能源的用户的「能源产消者」正在出现。自2014年以来,全球对数字化电力设施及软件的投资,以每年20%以上的速度成长。能源数字化可提供有效的解决方案,还能减少全球约20%碳排。

能源产业迈入创新智能时代

在能源系统导入AI及数字技术后,开启出更丰富多元的运用模式,满足供需双方的需求,尤其在各国逐渐导入电力市场自由化,及大量再生能源进入电力市场后,能源数字化发展出更多不同的商业模式。

叶惠青指出,目前主要国家电力市场已渐演化成「创新型智能能源产业」,也就是结合能源、数字化技术和不一样的商业运用模式,就是能源产业的新形态。主要国家能源转型的路径,是将过去集中式的发电系统调整成低碳分布式再生能源,并导入储能系统的运用,随着能源数字化技术及AI的快速发展,能源产业已演化成「创新型智能能源产业」。展望国际上的能源公司,将朝技术密集型的需求响应(DR[2]资金密集型的储能电厂建置,或是混合型的微电网建置管理这三个方向发展应用,且大者恒大的趋势明显,未来台电或中油公司都有可能在台湾碰上国际竞争对手。

国际上推动能源转型及数字化的现况,主要都围绕着因应2050年碳净零排放目标,各国在能源转型的策略上,是将过去集中式的发电方式,藉由再生能源或低碳分布式能源与储能技术,结合能源资通讯网络的发展及人工智能数据分析等,达成政策所需要的目标,进一步将能源产业推进至创新智能能源产业时代。而虚拟电厂的市场功能,就是将电源导入集中市场与零售市场,提供电力调度并进行电力交易,德国即是以虚拟电厂作为电力转型的主体。

图一、主要国家电力转型商业模式

数据源:2022/8/25,「台湾能源净零转型研讨会」,叶惠青简报数据

德国VPP商业案例:Next Kraftwerke

先来看看德国虚拟电厂的例子。总部位于德国科隆的Next Kraftwerke,成立于2009 年,2021年8月被荷兰皇家壳牌石油公司(Royal Dutch Shell Plc)收购,可运用母公司集团资金扩展业务。Next Kraftwerke主要商业模式为整合再生能源、汽电共生、电动车充电桩、储能系统等分布式电源,同时聚合用户群,提供最佳电力供需调度,平衡传统市电尖峰负荷,并提供建置营运虚拟电厂的相关服务。

叶惠青指出,Next Kraftwerke有三大核心竞争力:首先是核心的云端能源控制平台进行调度与管理,其次是计算用电、电价与分析的软件非常重要;最后是硬件方面,透过Next box(远程控制单元)把分散的电力生产者和消费者连接到VPP控制系统,并发送数据到中央控制系统,由中央控制系统进行有效的调控与交易。截至2021年,Next Kraftwerke整合了超过1万个分布式的再生能源,可提供电量达到9.8GW,市场版图涵盖德国、奥地利、法国、荷兰、比利时、波兰、意大利以及日本等8个国家。

图二、德国Next Kraftwerke的VPP架构

图片来源:Next Kraftwerke

日本VPP商业案例:Toshiba Energy Systems & Solution Corporation

Toshiba Energy Systems & Solution Corporation(ESS)为日本东芝集团旗下电力事业之子公司,成立于2017年,主要业务范围包含传统发电厂、再生能源发电厂、输配电基础设施、储能及能源管理等业务。ESS公司能源管理的目标是为电力设施建立可视化系统,以有效了解其电力使用状况,并导入云端大数据分析,预知各个配电端电力使用状况,作为尖离峰发电调配之用,以节省电力成本。Toshiba 在2020年进一步成立「虚拟电厂托管服务」(Toshiba VPP as a service),服务对象包括再生能源电厂及地方型电力公司,于客户端建置虚拟电网所需之储能电池、输配电及远程能源管理软硬件,提供能源使用预估分析及输配电服务;虚拟电厂系统另可扩充为聚合需求响应分析服务。

图三、日本东芝ESS 的VPP架构

圖片來源: Toshiba Energy

台湾的电力市场转型

叶惠青认为,虚拟电厂在各国的发展条件和应用模式都不一样,台湾电力市场的转型趋势逐渐到位,2025年至少建置1.5GW储能系统,开始有条件发展虚拟电厂。从市场地位来看,虚拟电厂可以和台湾电力公司等集中型中央电厂互通电力,也可以协助服务或维持电网稳定;对于小型分散化的发电设备与能源用户而言,虚拟电厂可以整合中低压用户电力资源、协助大型企业进行负载管理,也可以协助小型分散化厂商及用户进入市场交易,使电力产销者(prosumer)更具弹性。

虚拟电厂基本架构是将再生能源(RE)、需求响应及其他电源整合,以集中控制与调度方式进入能源公司运作排程,利用数字化技术及设备,安排最佳运转模式,在市场接受电力调度,提供辅助服务或参与电力市场交易。虚拟电厂也可在工业区、科学园区或小区内实施。

叶惠青也提到,台湾大同集团正在规划虚拟电厂架构,建构区域智能能源系统,搭配台湾智能电网的逐渐发展,从个别能源用户到区域能管体系的整合运用,并投入能源系统净零排放的碳权平台。大同集团将市场角色设定在绿电开发及营运商,主要业务商业模式为发售电整合、提供电力与辅助服务、担任充电站营运商。

叶惠青认为,电力市场正在变革,创新型智能能源系统将主导电力市场的发展。虚拟电厂有别于传统集中型电力系统及分布式电力单元,可望成为电力市场营运的新模式之一,将有助于能源公司创造更大的利益、提供用户更多元的选择,并降低温室气体的排放。

 

数据源:

  1. 2022/8/25,「台湾能源净零转型研讨会」,叶惠青简报。
  2. 2021/6,中技社:企业面对碳管制与电力市场转型之因应与商机。

 

备注:

 

好消息~北美智权报有微信公众号了!

《北美智权报》内容涵盖世界各国的知识产权新闻、重要的侵权诉讼案例分析、法规解析,以及产业与技术新知等等。

立即关注北美智权微信公众号→ NAIP_IPServices

~欢迎读者分享与转发~


作者: 吴碧娥
现任: 北美智权报主编
学历: (台湾)政治大学新闻研究所
经历: 北美智权报资深编辑
骅讯电子总经理室特助
经济日报财经组记者
东森购物总经理室经营企划

 


 





感谢您阅读「北美智权报」,欢迎分享智权报连结。如果您对北美智权电子报内容有任何建议或欲获得授权,请洽:Editorial@naipo.com
本电子报所登载之文章皆受著作权保护,未经本公司授权, 请勿转载!
© 北美智权股份有限公司 & 北美联合专利商标事务所 版权所有 234 台湾地区新北市永和区福和路389号五楼 TEL:+886-2-8923-7350