以儲冰空調為例 分析電網最適化建築之研究

本文主要以案例分析比較相同條件下鋰電池與儲冰空調之儲能效益。由於分散式能源的發展，電力系統因風力、太陽能發電及季節變化，使得電力系統淨負載曲線有更多的變化，採用儲能系統可協助應付淨負載曲線多樣化。本研究首先說明目前用電負載曲線隨再生能源的增加之淨負載曲線的變化，而後以儲冰空調作為儲熱電池(Thermal Battery)之基礎，構建電網最適化建築(Grid Optimal Building)的構想，透過建築空調用電系統搭配儲能與能源管理，整合用戶用電與電力系統運作相互匹配，提高再生能源占比之系統運作效率及成本有效性，最終達到移轉建築尖峰用電的效益，並對應不同淨負載曲線模式。案例分析部份，主要以再生能源發展條例規定之相同儲能條件，比較鋰電池與儲冰空調之儲能效益。由分析結果顯示，採用儲冰系統可減少147.6萬元電費支出，回收年限10~12年。故建議應將儲冰結合分散式能源作為未來能源發展的其中一個選項。

分散式綠色區域電網發展趨勢

台灣經濟研究院副所長陳彥豪在 「分散式綠色區域電網發展趨勢」 簡報中，建議規劃「分散式電力供應系統驗證」，項目包含區域能源整合技術研究、運作方式、法規機制、商業模式構想等。陳彥豪表示，全世界以集中式發電而發展的電力系統已超過100年，整體的調度與布建均是以大型集中式發電廠為中心，台灣也不例外。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。然而，擴大使用再生能源將面對再生能源與傳統電力系統整合、系統運作靈活性、系統穩定性、能源事業效率及市場架構等新課題。而政府推動2025年達成非核家園政策，提高綠能發電比例，可預期台灣將經歷重大的能源與社會轉型工程。隨著國內分散式再生能源蓬勃發展，台灣能源系統將朝向多能源共存、分散式、區域化方向發展。未來能源系統必須整合各種型態電源，以用戶為中心，利用資訊通訊技術結合再生能源、電能儲能系統、智慧電表等設備，搭配最佳化能源管理系統，促進節能並降低尖峰負載，以更有效率的方式建構智慧綠色能源系統。因此，他建議配合電業法修正、國家綠電市場開放發展分散式電網等目標，規劃「分散式電力供應系統驗證」，其中，包含區域能源整合技術研究、運作方式、法規機制、商業模式構想等。

分散式電力供應…新趨勢, 2018-10-09, 經濟日報 記者吳秉鍇／台南報導



分散式綠色區域電網發展趨勢 (簡報中文版)

2018綠能科技國際研討會　聚焦綠能前瞻技術發展

分散式電網

過去一個世紀以來，許多區域電氣化以規模經濟方式推動，以大型電廠產生數百或是數千百萬瓦(MW)等級電力，透過輸電與配電網路提供在遠處的用戶可負擔的電力。長久以來各種分散式發電設備在技術上發展已經成熟。近年來隨著產業生產規模與新開採技術發展，太陽能和天然氣也成為低成本電力來源之一，相較於傳統大型電廠，運用這些來源的發電設施可以就近設置於用戶附近，不需透過長距離輸電線路便可就近供應電力。這些電源於特定區域在電力供應成本上已經有機會可以和傳統大型電廠競爭。

近期分散式發電設備發展正處與轉折點，在特定應用上分散式發電將會是成本最低的電力提供方式。然而這些分散式發電若要真正具有競爭力，整個分散式系統必須能夠和整體電系統協調整合運作。為實現分散式系統，目前有很多新技術正在同時發展，例如先進控制系統；更能緊密結合、具有智慧和效率的電力轉換器；智慧電表；快速發展的物聯網以及從大數據中取得決策資訊的能力。

隨著電力來源風貌的持續轉換，未來十年、二十年後的電網樣態也已開始浮現。在發電朝向分散式發展，太陽光電或風力發電等再生能源擴散之際，許多用戶開始自行產生自己需要的電力。根據德州大學奧斯丁分校Robert Hebner教授的觀點，在此同時連結到每個家庭或企業的配電網路，將很有可能變得更像是交涉協調平台，而不只是在不同地點間輸送電力的系統。在電網不斷的改進中，經典電網的型態將在十多年後逐漸成形。

微電網是另一個電網革新的發展方向。微電網由一群相互連結的電源和負載所構成，其規模可以小到各別家戶，大到單一軍事基地或校園。微電網可以無限期的獨立運作，如果內部變動對平時連結的大電網造成不穩定，也可以將自己快速脫離。在自然或人為災害時這是很重要的特性，例如在美國颶風來襲時，多數地區因系統故障沒有電力供應，然而95%的電力供應中斷是由5%電網受損而造成的。電網有效的分配，可將損失適度的限制在特定區域。只要實體上沒有受損、可以連結到電源(無論是天然氣、太陽光電或是風力)，微電網就可以持續運作。

長期而言，微電網技術普及的時間要視技術經濟性和對應的法規限制而定，屆時很可能電網將會演化成一系列相互連結的微電網。在芝加哥、匹茲堡及台灣，很多建置這類型微電網聚落的建議提供給電力公司。這些相互連結的微電網聚落可以相互分享電力，配合與所謂的經典電網互動，最小化能源成本，最大化電力系統妥善率。

分散式發電的擴展及微電網的興起，其發展形式將受到物聯網技術普及與大數據影響力增加等因素影響。當感測器、微型控制器、其他物聯網軟體及設備產業成熟，將會支持分散式發電更容易、更低成本的嵌入未來以資料為驅動力的電網或微電網中。雖然要達到這種複雜精密電網並不容易，但是這樣分散式電網發展趨勢已經在發生，值得期待。



教育部潔能系統整合與應用人才培育計畫-能源教育資源總中心 專家專欄

電力系統再進化分散式電力系統

由於「再生能源」與「能源自主觀念」的推行，分散式電力系統逐漸受到重視。分散式電力系統是由許多小型模組化的發電系統和對應之配電系統所組成，這些系統大部份設置在電力需求所在地，除了能獨立運作外，也可併聯電力網路。燃料電池、汽電共生、太陽光電、小型風力發電與生質能發電等都可視為分散式發電系統。傳統的電力多是使用化石燃料（煤炭、石油、天然氣），水力及核能發電等大型集中式發電系統所產生，再從供應端透過電力網路長距離輸送後配送至消費端，系統僅能單向傳輸電力（圖1）。這樣的系統有其缺點，例如對輸入燃料的依存度高、溫室氣體和其他污染物對環境的影響、輸配電損失、需要電力配送與交換設備等（新エネルギー技術開発部，2006）。

相較於傳統的電力系統，分散式電力系統有許多優勢。分散式發電系統由於多設置於電力需求所在地（On-site production），可減少電力輸配損失和成本（電力輸配成本約占總電力成本的30 %）（European Commission, n. d.），並可延緩電網電力傳輸負荷成長，延後電力輸配電系統升級或增建的時程。和集中式電廠相比，燃料電池、生質能或燃油發電機等分散式發電系統在發電過程中所產生的廢熱可透過結合熱電共生系統（CHP, Combined Heat and Power），提高系統整體效能。供電中斷時，分散式電力系統則可對家庭或鄰近區域，利用儲存電力在一定時間內持續供電。從電力投資者的觀點而言，分散式電力系統有其誘因，例如較易覓得開發地點，且短期內即可生產電力出售，可較快速的回收投入成本。在資金利用方面，分散式發電系統可視電力需求逐步投入資本，因此在資金的利用效益與風險上都較集中式電廠有利。在自由化的電力市場中，分散式電力的供應者可充份利用電價獎勵條件，提升其競爭力。例如在離峰時購入電力，然後在電力需求高峰時賣出，因此分散式電力系統可視為對於電力價格波動之實體性防範措施。當然，再生能源和其它分散式電力系統（例如燃料電池等）的運用，有助於降低能源進口量及提升電力供應安全，促進能源供應的多元化。

分散式電力系統 - 科技政策觀點