創新型智慧能源產業趨勢：虛擬電廠

【吳碧娥╱北美智權報　編輯部】

電力市場正在變革，創新型智慧能源系統未來將主導電力市場的發展。虛擬電廠（Virtual Power Plant；簡稱VPP）有別於傳統集中型電力系統及分散式電力單元，可望成為電力市場營運的新模式之一，除了德國、日本正在發展商用的虛擬電廠，台灣電力市場同樣也在轉型，經濟部規劃2025年將建置1.5GW儲能系統，業者認為台灣也有發展虛擬電廠的條件。

國際電力市場三項主流趨勢

全球的能源系統正在轉變，世界經濟論壇（WEF）強調未來電力系統的新趨勢為：低碳化（Decarbonization）、數位化（Digitalization）及去中心化（Decentralization）。

（一）低碳化：分散的再生能源不斷加入電網，國際能源署（IEA）認為，再生能源占比由 2020年29%增加到2050年的70%，其中太陽能（PV） 與風力將占整體電力供給的一半；

（二）數位化：數位化技術將使能源系統更加連通、智慧、高效、可靠及永續，能源數位化開展出豐富多元的電力商用模式，在數位化數據、分析及連通性間，隨著分析和計算能力的進步，能以更快的數據傳輸，提供更好的連接性，數位化在能源領域的應用更廣；

（三）去中心化：依全球淨零排放的能源路徑，能源系統要全面轉型，電力是能源系統的核心，電力的生產及使用行為的改變，商業行為與商業模式都將有別於過往。

大同智能董事長葉惠青出席「台灣能源淨零轉型研討會」時指出，國際能源數位化發展快速，依據IEA 2019年所發布的能源效率與數位（Energy Efficiency and Digitalisation）報告，世界能源系統正在經歷巨大的變革，集中和分散的再生能源不斷加入電網，能源消費的電氣化正在增加，而同時消費及生產能源的用戶的「能源產消者」正在出現。自2014年以來，全球對數位化電力設施及軟體的投資，以每年20%以上的速度成長。能源數位化可提供有效的解決方案，還能減少全球約20%碳排。

能源產業邁入創新智慧時代

在能源系統導入AI及數位技術後，開啟出更豐富多元的運用模式，滿足供需雙方的需求，尤其在各國逐漸導入電力市場自由化，及大量再生能源進入電力市場後，能源數位化發展出更多不同的商業模式。

葉惠青指出，目前主要國家電力市場已漸演化成「創新型智慧能源產業」，也就是結合能源、數位化技術和不一樣的商業運用模式，就是能源產業的新形態。主要國家能源轉型的路徑，是將過去集中式的發電系統調整成低碳分散式再生能源，並導入儲能系統的運用，隨著能源數位化技術及AI的快速發展，能源產業已演化成「創新型智慧能源產業」。展望國際上的能源公司，將朝技術密集型的需量反應（DR）、資金密集型的儲能電廠建置，或是混合型的微電網建置管理這三個方向發展應用，且大者恆大的趨勢明顯，未來台電或中油公司都有可能在台灣碰上國際競爭對手。

國際上推動能源轉型及數位化的現況，主要都圍繞著因應2050年碳淨零排放目標，各國在能源轉型的策略上，是將過去集中式的發電方式，藉由再生能源或低碳分散式能源與儲能技術，結合能源資通訊網路的發展及人工智慧數據分析等，達成政策所需要的目標，進一步將能源產業推進至創新智慧能源產業時代。而虛擬電廠的市場功能，就是將電源導入集中市場與零售市場，提供電力調度並進行電力交易，德國即是以虛擬電廠作為電力轉型的主體。

德國VPP商業案例：Next Kraftwerke

先來看看德國虛擬電廠的例子。總部位於德國科隆的Next Kraftwerke，成立於2009 年，2021年8月被荷蘭皇家殼牌石油公司（Royal Dutch Shell Plc）收購，可運用母公司集團資金擴展業務。Next Kraftwerke主要商業模式為整合再生能源、汽電共生、電動車充電樁、儲能系統等分散式電源，同時聚合用戶群，提供最佳電力供需調度，平衡傳統市電尖峰負荷，並提供建置營運虛擬電廠的相關服務。

葉惠青指出，Next Kraftwerke有三大核心競爭力：首先是核心的雲端能源控制平台進行調度與管理，其次是計算用電、電價與分析的軟體非常重要；最後是硬體方面，透過Next box（遠程控制單元）把分散的電力生產者和消費者連接到VPP控制系統，並發送資料到中央控制系統，由中央控制系統進行有效的調控與交易。截至2021年，Next Kraftwerke整合了超過1萬個分散式的再生能源，可提供電量達到9.8GW，市場版圖涵蓋德國、奧地利、法國、荷蘭、比利時、波蘭、義大利以及日本等8個國家。

日本VPP商業案例：Toshiba Energy Systems & Solution Corporation

Toshiba Energy Systems & Solution Corporation（ESS）為日本東芝集團旗下電力事業之子公司，成立於2017年，主要業務範圍包含傳統發電廠、再生能源發電廠、輸配電基礎設施、儲能及能源管理等業務。ESS公司能源管理的目標是為電力設施建立可視化系統，以有效了解其電力使用狀況，並導入雲端大數據分析，預知各個配電端電力使用狀況，作為尖離峰發電調配之用，以節省電力成本。Toshiba 在2020年進一步成立「虛擬電廠託管服務」（Toshiba VPP as a service），服務對象包括再生能源電廠及地方型電力公司，於客戶端建置虛擬電網所需之儲能電池、輸配電及遠端能源管理軟硬體，提供能源使用預估分析及輸配電服務；虛擬電廠系統另可擴充為聚合需量反應分析服務。

台灣的電力市場轉型

葉惠青強調，虛擬電廠在各國的發展條件和應用模式都不一樣，回頭看台灣，電力市場的轉型趨勢逐漸到位，2025年至少建置1.5GW儲能系統，開始有條件發展虛擬電廠。從市場地位來看，虛擬電廠可以和台電等集中型中央電廠互通電力，也可以協助服務或維持電網穩定；對於小型分散化的發電設備與能源用戶而言，虛擬電廠可以整合中低壓用戶電力資源、協助大型企業進行負載管理，也可以協助小型分散化廠商及用戶進入市場交易，使電力產銷者（prosumer）更具彈性。

虛擬電廠基本架構是將再生能源（RE）、需量反應及其他電源整合，以集中控制與調度方式進入能源公司運作排程，利用數位化技術及設備，安排最佳運轉模式，在市場接受電力調度，提供輔助服務或參與電力市場交易。虛擬電廠也可在工業區、科學園區或社區內實施。

葉惠青也提到，大同集團正在規劃虛擬電廠架構，建構區域智慧能源系統，搭配台灣智慧電網的逐漸發展，從個別能源用戶到區域能管體系的整合運用，並投入能源系統淨零排放的碳權平台。大同集團將市場角色設定在綠電開發及營運商，主要業務商業模式為發售電整合、提供電力與輔助服務、擔任充電站營運商。

葉惠青認為，電力市場正在變革，創新型智慧能源系統將主導電力市場的發展。虛擬電廠有別於傳統集中型電力系統及分散式電力單元，可望成為電力市場營運的新模式之一，將有助於能源公司創造更大的利益、提供用戶更多元的選擇，並降低溫室氣體的排放。

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