Layout Strategy of Innovative Smart Grid System Integration Technology Development in Taiwan

Taiwan government has promoted a policy of “Nuclear-free homeland” and increasing the proportion of green energy by 2025, it is expected that Taiwan will experience major energy and social transition. With the vigorous development of distributed renewable energy, Taiwan’s energy system will develop towards a multi-energy coexistence, distributed, and regionalized system. In the future, energy systems must integrate various types of power resources, be user-centered, and use information and communication technologies to integrate renewable energy, energy storage systems (ESS), smart meters and other devices. With optimal energy management, energy systems could improve energy conservation efficiency and reduce peak loads, and build a smart green energy system in a more efficient way. Refers to international experience in development trends of distributed power generation, demand response management, ESS and smart energy integration, this study develops and proposes the Layout Strategy of Innovative Smart Grid System Integration Technology Development in Taiwan.



Layout Strategy of Innovative Smart Grid System Integration Technology Development in Taiwan

台灣智慧電網產業海外推廣實踐

國內智慧電網發展在智慧電網主軸專案計畫與經濟部能源資通訊技術發展帶動下，已有許多智慧電網示範場域展現國內智慧電網技術發展成果與能量。然而台灣智慧電網產業推動受限於國內市場規模太小，開拓海外市場是產業永續經濟之必要手段。國際電力基礎建設市場具獨占性，新開發系統設備企業缺乏實績，且投資報酬率低，開拓海外市場不易，因此台灣智慧電網產業發展策略在產業面須推動產學合作，開發先導性系統與設備、引進國際標準，整合國內外產業鏈，開發利基商品、並建設國內外智慧電網示範場域，協助技術商品化系統與設備獲取運轉實績。本文介紹台灣經濟研究院整合成功大學、中原大學、核能研究所、大同公司、中興電工、四零四科技及健格科技在智慧電網與資通訊相關研發能量，針對國際智慧電網潛力市場需求，依據當地電力系統規格，進行「模組式微電網」、「虛擬電廠供電服務系統」、「儲能系統併聯」之技術系統與設備商品化，並於海外建立示範運轉實績，落實技術產業化，帶動產業開拓海外市場。

全球與台灣綠能產業展望

巴黎協議設定將全球均溫增幅控制在攝氏2度以內，以攝氏1.5度為致力達成目標，期望於21世紀下半期達成碳中和。國際能源總署2015年規劃減碳藍圖，建議採取的主要措施包含提升能源效率、投資再生能源。過去10年各種再生能源發展與成長超過預期， 2015年世界能源展望的統計顯示2014年新建電廠中有將近半數為再生能源，全球性的能源轉型正在進行，再生能源在目前已經成為主流能源之一。在各國積極推動減碳政策下，2015年到2040年全球對發電方面投資，將有高達60% 投入再生能源再生能源將有機會成為全球主要電力來源。

立法院通過「電業法」修正案，於電業劃分中新增再生能源發電業及綠能售電業，開放(1)再生能源發電業可將綠能利用雙邊合約將綠能透過直供或輸配電業代輸售予需要綠電的企業；(2) 再生能源發電業透過綠能售電業將綠能售予需要綠電的企業；(3) 再生能源發電業者協助需要綠電的企業採取獨資或共同投資方式設置及維護再生能源發電自用發電設備，透過直供或輸配電業代輸自用等新商業機會。未來國內再生能源發展將朝大型化、多元化、服務業化發展，對於融資方面需求將倍增。建議國內銀行可與開發商合作，先期參與綠能相關示範累積經驗，爭取國內外綠能發展對於金融體系所帶來的新市場機會。

台灣大規模布建太陽光電之挑戰-以虛擬電廠模式提升再生能源利用作法

因應未來非核家園與溫室氣體減量目標，新政府能源政策將擴大太陽光電及離岸風電等再生能源利用，並加速智慧電網與電表佈建。2025年前推廣太陽光電20GW(屋頂3GW / 地面型 17GW)、風力發電4.2GW(陸上1.2GW、離岸3GW)，屆時再生能源將佔總發電容量的53.1%，總發電量的18.5%。800萬民生用戶建置智慧電表連結智慧電網。大規模推廣太陽光電主要限制在可使用面積或可裝置建築數量，台灣地狹人稠，如何持續提供可設置太陽光電板所需面積，為大規模推廣太陽光電最重要挑戰。參考先進國家再生能源推廣經驗，隨著太陽能發電與風力發電等裝置容量增加，電網對間歇性發電的可接納容量也將使再生能源的擴大利用產生限制。隨著再生能源與儲能成本下降，用戶自發自用意願上升，如何利用智慧電網建立商業模式及配套制度，擴大需量管理、分散式電源、儲能整合系統進入電力市場，為再生能源納入台灣能源供應體系急需發展方向。

台灣太陽光電產業發展歷程與現況

近年來由於石化能源的成本不斷上升以及國際間對抗氣候變遷的壓力，各國政府在面對溫室氣體減量與能源安全課題時，無不對於再生能源的開發寄予厚望。太陽光電是再生能源中相當重要的一環，其藉由光電效應(photovoltaic effect)之原理，將太陽光中特定波長之能量轉換成電流並產生電力。相較於其它種類的再生能源而言，太陽光電具有相當多的優勢：太陽光發電系統是少數可充當集中或分散式利用的發電設備之一；此外，由於其具有模組化設計、運作時不產生噪音或移動零件、無廢氣排放及維護簡便等特性，使得太陽光發電系統相當適合於都會中推廣。這也使得原本大量消耗能源的都市叢林，可藉由太陽光發電系統負擔起部分能源供給之責，實現區域能源自主的理念。

太陽光電之發電成本雖然隨著國際間太陽光電模組產能持續擴充而不斷下降，然而至今每度電的發電成本仍約為新台幣10元，遠高於一般之傳統電力(每度電約新台幣1.3 ~ 1.4元)或其它再生能源(如:陸上風力發電)之發電成本。德國再生能源法中的收購電價機制，成功地推升德國太陽光電等再生能源發電設備裝置量後，世界各國也紛紛仿傚，將全球之太陽光電裝置量從2000年之278MW推升至2010年之18.2 GWp，複合成長率高達41%。現階段的太陽光發電模組主要可分成單晶太陽能板(Mono c-Si)、多晶太陽能板(Multi c-Si)及薄膜型(Thin Films)三種，而前者的生產技術與半導體相近，屬於技術和資本密集之產業。

台灣利用過去在半導體產業之基礎，於1998年開始跨足太陽光發電產業，經過12年的努力，目前已建立完整的產業供應鏈。2010 年全球太陽光電池產量為 20.5GWp (2009年為9.86GWp)，而目前的主流仍為矽晶太陽電池，2010年台灣太陽光電池產能約達到 4.7GWp，為全球產能排名第二國家，預估2011年將超越10GWp，整體產值目前約為新台幣1,800億。在推廣方面，台灣經濟部能源局從2000年開始推動太陽光電發電系統設置補助作業，至今已10年，每年申請件數從最早期的8件成長到2009年的178件，累計裝置容量達11MW。依據經濟部能源局的規劃，我國2020年之太陽光電裝設容量將達1,250MW，2030年則為2,500 MW。本文將介紹台灣太陽光電產業的發展歷程、推廣現況與產業發展的策略建議。

台灣太陽光電市場成熟時機研究

太陽光電之發電成本雖然隨著國際間太陽光電模組產能持續擴充而不斷下降，然而至今每度電發電成本仍遠高於一般傳統電力或其它再生能源之發電成本。德國為能使各種再生能源產業同時發展，給予不同再生能源長期發電收購，此機制成功推升德國再生能源發電設備裝置量後，世界各國也紛紛仿傚。然而此制度雖可成功創造新能源之初期市場，增加太陽光電之市場滲透率，相關之補助制度將對現有電價與政府財政造成壓力。本研究將分析太陽光電市場形成機制，並從太陽光電成本結構、各種影響成本因素及其發展趨勢、太陽光電補助制度以及傳統電價之長期走勢，研析台灣太陽能發電成本與傳統發電成本相當發生情境與期程。擴大再生能源利用為我國既定之政策，亦明列於我國溫室氣體適當減量行動(NAMAs) 方案中。本研究之成果將可提供政府作為研擬太陽光電躉購電價與設計相關制度之參考。