建構城市級虛擬電廠層級式能源管理系統芻議

虛擬電廠是將相同類型電價制度、需量反應或分散式發電設備方案下的用戶群，如住宅型、商業型或工業型等用戶集合，並將客戶群依特定地區或配電關聯細分成不同群體。更細膩的區分群體不僅可改善用電預測精確度，也可顯著優化營運決策制定，使電力公司對特定客戶做更好的預測與資訊分析。建構虛擬電廠使得電力公司得以將不同用電方案依據其配電網型態、地理實體位置分布等進行整合。而智慧能源管理系統具備即時監控與記錄城市內各場域的電容需量及電能使用量，除可實現平日主動節電並配合市府內部政策進行發用電管理，亦可透過參與台電公司需求面管理方案，整合城市內分散式電源與需量反應等微小容量成為虛擬電廠，並投入電力市場。本文將以台北市為案例，探討如何透過公部門領頭示範與成果展示，提升市民的創能與節能意識，進而帶動私部門共同響應，共同邁向低碳永續城市新里程碑之建議。



全國首創 全台第一「臺北市城市級電能管理系統資訊平台」隆重上線

邁向能源資訊透明化，台北市與台灣經濟研究院合作發表全國首創「台北市城市級電能管理系統（Taipei City energy management system，簡稱TPCEMS）」，將台北市8處智慧電網示範場域，導入包含發電、用電及儲能設備的數據可視化，並將台北市用電結構與節電，以及整合再生能源發電量資訊，讓民眾一目瞭然。

智慧低碳城市之推動策略與實踐

建構智慧低碳城市可促進電力供給多元化、在地化、潔淨化，擴大都會區綠能使用、提高電力使用效能與節電意願、降低缺電風險。本文以台北市為例，介紹智慧低碳城市相關計畫內容與成果、用戶側參與電力服務流程價值鏈創新應用構想，以及以用戶側電力資源參與電力事業加值服務之實證計畫，期與市民共同實踐能源潔淨化並穩定都會區電力供應，引領台灣朝向綠能、節能及永續發展。

以地方政府作為用戶群代表擴大都會區可抑低需量作法

都會區用電集中，主要為服務業及住宅用電，而由地方政府負責管理的所屬行政機關建築、公共住宅、公有市場、區民活動中心、健康服務中心、汙水處理廠、停車場、公園、交通設施等，用電量約占地方整體用電的5~10%。受限於現行制度及技術門檻，多數都會區需量資源尚未能開發。隨著工業用戶尖峰負載抑低容量趨近飽和及智慧電表佈建，都會區微小需量參與需量反應可擴大需量來源及穩定都會區電力供應。本研究提出以地方政府建構專屬能源管理系統作為用戶群代表，逐步促進都會區微小需量參與需量反應，擴大都會區可抑低需量來源的構想。

虛擬電廠參與我國電力市場的商業模式介紹

台灣近年來面臨核電廠陸續除役、火力等大型電廠增加困難，輸配電線路與變電站新增或更新不易，且用電需求逐年增加，電力供給調度捉襟見肘。在負載方面，人口密集都會區出現供電擁塞情形，且逐漸增多。我國電業法三讀通過後，明定2025年達成非核家園及節能減碳願景，政府推動能源轉型規劃，積極擴大太陽光電及離岸風電等再生能源利用，但目前尚缺乏協同調度機制，隨著間歇性再生能源占比逐漸提升，將影響我國未來供電可靠度與穩定度，系統輔助服務需求也大幅提升。國際間因應對策為利用智慧電網與智慧城市的資訊整合及傳遞基礎建設，整合各種低碳能源整合發展虛擬電廠。配合電力公司推動的需求側電網調節管理機制，將適用相同類型電價制度、需量反應或分散式發電設備方案下的用戶群，如住宅型、商業型或工業型等用戶整合，以推動用戶側資源與電力系統的協同運作，提高能源使用效率。

台灣基於國家安全及能源問題考量，規劃以輸配電網智慧化、用戶端分散式能源管理系統、自動需量反應系統、用戶端需量交易市場四大要件建構「虛擬電廠解決方案」。配合電業法修正案開放再生能源得銷售予用戶，或售予輸配電業作為輔助服務之用，放寬過去對再生能源售電的限制。透過用戶側虛擬電廠與商業模式的建構，將可配合電力系統調度需求進行電能使用之調整，以紓解電力系統面臨的問題，穩定電力供應與經濟活動之進行。本文蒐集並分析國際間不同電力市場運作方式所對應之虛擬電廠參與電力市場之相關作法，針對國內配電系統面臨課題及電業環境與法規制度提出台灣虛擬電廠參與電力市場可行之商業運作模式。

智慧電網技術產業發展趨勢

立法院通過溫室氣體減量及管理法，2050年溫室氣體排放量降為2005年排放量50%。政府推動2025年達成非核家園政策目標，綠能發電比例提升至20%。未來台灣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特色有其特色例如北部地區尖峰用電仰賴南電北送，為大型能源需求中心以需量管理為核心。中部地區擁有離岸及陸上風力發電資源。南部地區太陽光電設置占全國70%以上，配合儲能系統可整合成為南部虛擬電廠。東部地區則有地熱、海洋能資源豐富。

立法院於2017年通過「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。台灣未來能源轉性工程需以區域能源利用與再生能源特色為主軸，建立各區域所屬能源轉型策略，由地方的需求帶動技術創新並加強地方參與，確保可連結地方特色與願景與地方共榮。可預見未來間歇性再生能源比例增加，需由中央與地方合作推動大型區域能源展示櫥窗，藉由智慧電網及虛擬電廠商業運轉模式驅動區域智慧能源轉型工程，使再生能源可融合傳統能源供應體系運作。



2017/01/24. 資料來源：科技部「鏈結產學媒合平台(I-ACE)」

Study on the Promotion Method of Smart Grid Integration in Smart Cities (SDEWES2016.0047)

This study is aimed to analyze the development trends of the integration of a smart low-carbon city and virtual power plant technology, propose the promotion strategies for smart grid in urban areas, analyze the conditions and opportunities for Taipei City to develop a smart grid, and finally introduce the phase zero smart grid plan for Xinglong Public Housing in Taipei City.

智慧城市整合智慧電網推動模式研究

低碳智慧城市是以低碳經濟為發展模式及方向、酌以低碳生活為理念，進行城市各項基礎建設的規劃、設計、建設與營運，整合電力、瓦斯等能源和交通、物流與公共服務達成效率化、障礙排除和節省能源的複合式服務，提升市民生活與經濟福利，邁向永續發展的低碳社會。智慧電網是未來智慧城市資訊網絡中最重要的資訊整合與傳遞基礎建設，利用各種低碳能源整合發展虛擬電廠，將可提供動力維持城市創新與活力，建構高品質的生活環境。

台灣未來能源需求將持續成長，隨著產業朝向高值化，民眾生活水準提升，電力占總能源需求比例逐年增加，電力對於經濟發展與社會安定的重要性，將持續上升。都會區負載集中、電力需求急速成長，然而配電及變電設施因路權和居民的反對而無法擴建，產生即使有發電容量也無法傳送電力的區域限電問題，造成地區性供電瓶頸。本文將分析智慧低碳城市與虛擬電廠技術整合發展趨勢，提出都會區智慧電網推動策略，並以台北市為例，分析台北市推動智慧電網的條件與機會，最後並介紹台北市興隆公共住宅智慧電網第零期計畫。

電動車發展趨勢與營運模式探討

一. 電動車發展背景
二. 國際間電動車推廣措施與示範
三. 國際電動車技術產業發展趨勢
四. 國內電動車產業現況
五. 國內電動車推廣措施
六. 電動車充電設備營運模式
七. 電動車營運模式探討
八. 都會私人低碳交通運輸新概念
九. 總結



第6屆台灣國際電動車展 (2016 EV Taiwan)

台電公司經營電動車充電站策略研究

在全球暖化與氣候變遷的影響下，溫室氣體減量已成為許多政府的政策重點，世界各國紛紛擬定電動車政策與目標，發展電動車相關產業，希望盡快普及電動車並透過電動車零排放的特性，降低二氧化碳排放，同時減少空氣污染。

在電動車的推廣發展上，除電動車與電池成本、性能等技術面發展課題外，相關充電設施基礎建設與經營模式亦是推廣電動車的必備條件。電動車充電基礎建設所涉及的範圍相當廣泛，包含政策推動、市場需求、法規建立、規格標準、營運模式、充電技術發展、通訊軟體系統、電池回收機制、財務分析、經濟效益評估、衍生服務商機等多面向的議題。台電公司擁有輸電、配電、售電等業務專營權及優質電力技術與設備，在協助有意參與經營電動車充電業者，強化電動車電能補充基礎建設具有不可替代性。本研究分析國外電力公司協助推廣電動車、參與電動車充電站經營之案例，從台電、政府機關、加油站、以及相關企業的角色，研擬完善充電站的解決方案，並提出最適合台電公司的短、中、長期因應策略。

智慧城市之低碳載具與能源系統發展趨勢

根據聯合國對全球都市化的推測，全球都市化人口在1900年約2.2億人(約為總人口數的13%)，1950年後增加至約7.3億人(約為總人口數的29%)，現今約有35億人生活於都市中，都市化人口到2030年預計將成長到50億人(約為總人口數的60%)，2050年將超過60億人以上(約為總人口數的70%)。聯合國人類住宅區計劃署(UN-HABITAT)將人口快速都市化的21世紀稱為「都市化的世紀」。能源供應、交通運輸、郵電通訊、防衛防災安全、供水排水、環保環衛等是組成城市民生基礎建設的六大系統。都市化發展縮短人們居住與日常活動地點間距離，此優勢驅動城市化的成長趨勢，然而過去半個世紀都市化發展過程中，城市人口與城市區面積的高速成長與擴張遠超過城市早期規劃之設計，此為許多城市之民生基礎建設未來發展的主要挑戰。21世紀開始溫室氣體排放所導致地球暖化與及氣候的劇烈變化課題受到前所未有的關注，也因此都市發展規劃與自然環境的永續發展(調和)受到重視。

都市的交通系統在更多固定或流動人口、新興衛星城市發展與大型都市交通建設受環境限制狀況下，引發更多各種類別的個人運輸需求，並伴隨產生交通擁塞與環境課題。城市道路運輸各種內燃機載具之二氧化碳排放約占運輸部門的40%，所產生之其它污染物則占整體運輸部門70%。交通擁塞是在都市中人們群聚地點與往來主要幹道之普遍現象，造成許多延遲、等待與燃料消費等社會成本。城市作為空中航班與旅客長途交通運輸的起點與終點，城市的擁塞對城市間運輸效率也會造成負面影響。在高建築與高人口密度的城市提供數種交通運輸模式時，投入新的大眾或替代的交通運輸方案在土地的取得與大眾接受度上，將是一大挑戰。

智慧城市(Smart City)以和自然環境永續發展(環境調和)為目的，應用智慧電網等最新基礎技術建設低碳與高效率的次世代都市，所對應的社會基礎建設針對電力與水資源開始向交通、物流、公共服務等範圍擴大。在全世界大多數國家都已經設定2025年具挑戰性的溫室氣體減量目標下，未來城市發展需朝向更高自主性方向前進。未來將會有更多的再生能源併入電網，建築物需要盡可能自行產生所需的能源，電力公司將會變成次要電力的來源。相較於較無法被大眾所接受的核能、昂貴的天然氣與導致二氧化碳排放的化石能源，再生能源將成為主要的初級能源來源之一。未來智慧城市中全部建築物將能從風、太陽、地下等周遭環境產生電力，發展成為能源自主建築，這些建築物甚至可以提供周圍的社區電力或運輸載具的動力來源。在後化石能源時代，這樣的轉變將改城市風貌與運行模式。本文首先將說明運輸載具與能源系統發展趨勢，並分析上述城市民生基礎建設對低碳智慧城市之重要性。