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

企業、綠電、新選擇

局長、副院長、理事長、還有各位的在坐的企業朋友大家好，今天是亞洲永續供應循環經濟會展 - 永續能源論壇。談到永續能源，很多人很快就會聯想到取之不完、用之不盡的再生能源。相較於一般(石油、燃煤等)傳統化石能源，風力、太陽能、地熱、水力和生質能等再生能源，可以在氣候、健康與經濟等方面為人們提供各式各樣的好處。這也是為什麼越來越多企業，選擇以增加再生能源使用，作為面對氣候保護及資源使用方面責任的新社會契約。今天讓我們以企業、綠電、新選擇為題，一起迎向台灣再生能源的新時代。

今年中南部因雨水不足，部分縣市面臨缺水的壓力，前幾天宜蘭卻突然連日暴雨。這種氣候變遷所帶來的旱澇不均在台灣逐漸成為常態！。這樣的現象已經在全球很多角落也複製同樣的場景。國際上很多國家或城市，近期都宣布氣候變遷升級為氣候緊急狀態(Climate Emergency)。這意味著未來，每一個人或是單位在面對氣候變遷時，扮演更積極關鍵的角色。這也是為什麼很多國家例如美國、歐盟、日本、韓國、新加玻都不約而同開始承諾追求達成碳中和或是氣候中和，在面對武漢肺炎所造成的經濟衝擊時，選擇以保護氣候為核心，推出新的綠色新政，刺激經濟產業。

以美國為例，美國總統當選人拜登(Joe Biden)選舉時提出「綠色新政」，承諾在2035年讓美國用風力或太陽能取代煤發電廠，達成無碳發電，並在2050年禁止化石燃料使用，讓美國成為100%採用再生能源的經濟體。推動再生能源最積極的歐洲，去年底也成承諾2050年實現氣候中和，並將這此目標納入歐洲氣候法，期望讓歐洲成為溫室氣體排放量為零的經濟體。歐洲的綠色新政(EU Green Deal)，大幅提高離岸風力發電的設置目標，從2020的12GW，到2050達成300GW，提高25倍之多。日本首相菅義偉承諾日本2050年達到「碳中和」，並將發展綠能，帶動工業結構及經濟社會轉型，促進經濟成長。

目前全球2/3溫室氣體排放主要源自於能源生產與使用。我們看到美國、歐盟、日本的綠色新政都積極回應對抗氣候變的責任，選擇提高再生能源設置量、甚至百分之百使用再生能源，作為達成碳中和，保護氣候、追求國家永續發展的手段。再生能源是來自大自然的能源，例如太陽能、風力、潮汐能、地熱能、水力、生質能。相較於燃煤、燃氣發電，再生能源溫室氣體排放極低，每度電排放低於10克。這也是為什麼 多使用再生能源促進再生能源投資，可以降低溫室氣體排放，對抗氣候變遷。

過去再生能源發電成本比傳統能源高，然而隨著各國推動再生能源，再生能源逐漸大量被採用，且技術不斷精進，再生能源在特定區域已經是最便宜的能源來源。再生能源除了前述提到環境、成本上的優勢外，再生能源的發展也改變了過去傳統能源一對多的單向能源系統運作商業模式。然而隨著再生能源發電成本的降低，用戶自己發電自用的意願也逐漸增加。如此將有更多生產型消費者參與電力市場，改變傳統「一對多」的能源商業模式，成為使用者和生產者間交換所謂「多對多」的新經濟模式。這種新經濟模式，對於需要比較多能源驅動經濟活動的企業，無疑也為企業經營帶來新的思維與機會。

從再生能源的發展趨勢可以理解到，使用再生能源在氣候、健康與經濟等方面可為人們提供的好處。實務上企業使用再生能源的可以幫助企業達到溫室氣體減量目標，降低電力費用隨燃料價格波動的風險，或是溫室氣體管理的風險。而在使用再生能源的同時，也可以爭取更多人，企業經營價值觀理念的認同。也因此越來越多的企業承諾100% 使用綠能 。

RE100是承諾百分之百使用再生能源的國際環境倡議。承諾百分之百使用再生能源的理念，近年來也得到越來越多企業的認同。包含台灣的大江生醫、科毅研發、歐萊德、葡萄王 、台積電等。參加RE100企業的產品都在我們的生活的四周，當選擇這些企業的產品或是服務時，消費者也可感受到企業對於環境的關懷。Google經營雲端服務事業為例，外購電力是所造成溫室氣體排放的主因。而這外購電力的支出也是雲端服務事業很重要的營運成本。在2017年台灣完成修正電業法後，Google在台灣進行在亞洲第一次再生能源採購。如此企業可免除未來經營風險，也可以更環境友善的方式讓進入數位時代。蘋果公司在今年宣布2030年該公司業務、製造供應鏈和產品生命週期實現碳中和。資訊產品所造成的溫室氣體排放，主要來自於各種不同零部件生產時的能源消耗。因此國際綠色商品的標準，也將製造者或其供應鏈使用再生能源列為選擇性加分項目，鼓勵企業在生產過程使用再生能源。我們國家最重要的半導體企業，台積公司呼應這樣的理念。參加百分之百使用再生能的倡議，承諾追求100%使用再生能源，以實際行動支持再生能源在台灣的發展。

從前面的國內外案例，我們可以了解企業在追求永續發展的過程：首先會了解他的產品或服務實際上造成溫室氣體排放的原因及狀況，選擇合適的關鍵指標及作法，逐步落實，改善企業經營對環境的影響。目前企業可以透過自己設置再生能源設備、或外購再生能源及憑證，來宣告使用再生能源。參考國際企業作法，實際操作上，首先需設定目標，在組織內成立再生能源的專案組織，評估採取各種再生能源取得方式對企業的影響，選擇可行、有利的方式取得再生能源。

配合未來廢核減煤的發展趨勢，政府2025 再生能源推動目標，鼓勵各種再生能源的設置。為了讓企業可以採購或使用再生能源，我們國家調整電業法、再生能源發展條例也公布「再生能源憑證實施辦法」。讓企業可以在遠端設置再生能源設備發電轉供自用，或自由向再生能源發電業及售電業採購再生能源。目前國內已經有多家再生能源售電公司成立，積極參與再生能源市場。再生能源的自由交易，也達到8億度的規模。另外也完成全世界最具規模的企業再生能源採購合約(CPPA, corporate PPA)。可預期綠電及再生能源將成為半導體外的台灣經濟新支柱。

這是喜願供合國的施先生，多年前，就已經在麵包工廠屋頂鋪設的太陽能來烤吐司。施先生自設發電設備自用，不但可以節約電費，也可進一步實現施先生已以在地資源(例如小麥、能源)、達成自給自足的理想。在我手中的就是台灣本土小麥及能源所製作的再生能源吐司，味道相當不錯。

隨著再生能源的逐漸擴散，未來在我們的世界未來將會有更多的再生能源商業大樓、再生能源資訊產品、再生能源運輸或雲端服務、再生能源電動車、綠氫等等可供選擇，讓企業或個人可以感受再生能源在氣候、健康與經濟等方面為我們帶來多樣經濟環境或生活。最後，希望在坐得台灣企業或這是個人，讓我們一起進入台灣再生能源的新時代，讓台灣有機會逐步邁向100%使用再生能源，讓我們的環境更好。T-REC是經濟部編準檢驗局核發的再生能源憑證，是確保使用再生能源的依據。希望大家一起以台灣再生能源憑證，創意每個選擇，邁向永續台灣。

《自由廣場》企業·綠電·新選擇

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。

我國區域能源整合推動能源轉型策略建議

在國際間積極推行減碳政策下，隨著太陽能、風能等再生能源發電成本下降，全球性的能源轉型正在進行。為擴大再生能源使用，各國期待藉由強化需求面管理、再生能源、儲能、智慧電網應用，建立區域智慧能源管理與供應體系，促進能源轉型所需技術實用性或經濟性，實現能源轉型目標。台灣設定2050年溫室氣體排放量降為2005年排放量50%，推動2025年非核家園，提升綠能發電比例至20%等政策目標，並已於2017年完成「電業法」修正。台灣即將經歷重大的能源與社會轉型工程。台灣各區域能源利用與再生能源有其特色，例如北部為能源需求中心、中部擁有離岸及陸上風力發電資源、南部太陽光電資源充沛、東部則有豐富的地熱、海洋能源。本文將從台灣的能源政策、綠色能源技術產業發展、區域能源特色，說明智慧電網技術及虛擬電廠商業模式驅動台灣智慧能源整合、建構綠色能源供應體系的運作構想。

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。